基于ABAQUS的大型风洞动力段结构有限元分析及研究

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1、仿真技术SIMULATIONTECHNOLOGY基于ABAQUS的大型风洞动力段结构有限元分析及研究FiniteElementAnalysisandStudyonFanStageStructureofLargeWindTunnelBasedonABAQUS中国航空规划建设发展有限公司刘慧芳[摘要]利用有限元分析软件ABAQUS，对某大行提供所需的能量，其性能对风洞的经济性、流场品质型风洞动力段结构进行了有限元分析计算。通过建立和风速范围等性能指标都有重要影响。动力段由风扇动力段网格模型，定义边界条件，得到了风洞动力段结系统、外

2、壳、整流罩、导流片、支撑片、电机系统和连接组构的应力、应变结果。通过对多种模型的计算和分析，件组成，如图2所示。驱动风扇旋转的电机布置于后整得出影响模型结构强度的关键因素，为动力段结构设计流罩中，重量较大。导流片用于整个后整流罩的支撑，提供了参考依据。计算分析结果表明，本文所建立的动并为电机提供滑油、空气和电的供应通道，导流片的设力段模型及算法在适用性及计算时间等方面具有优势，计不仅要满足整个动力段的气动要求，而且对动力段结且计算结果也更可靠。构的强度也起着重要的作用。关键词：风洞有限元动力段ABAQUS立足于解决工程应用中复

3、杂的非线性问[ABSTRACT]Finiteelementanalysisandsimulate题，具有强大的曲面造型功能和处理复杂三维模型的能onfanstagestructureofonewindtunnelusefiniteele-力，适用于风洞动力段复杂结构的计算。mentanalysissoftwareABAQUS.Ameshingmodelofthefanstageisbuilt,definetheboundarycondition,showthe1 有限元计算理论stressanddisplacementresu

4、ltsofthefanstage.Simulate材料的工程应力称为名义应力，即F/A0，其中，A0andanalysisonsomemodelsshowthekeyfactorwhich为原始面积。相应地，名义应变表示为ΔL/l0，l0为原始affectthestrengthofthemodel,andprovidereferencefor长度。thestructuredesignofthefanstage.Simulateandanalysis在只考虑ΔL→dl→0的情况下，拉伸和压缩应resultsshowthefans

5、tagemodelthispaperbuiltandthe变是相同的，即：simulatemethodismuchfeasibleforsuchproblem,thedldε=lcostofcomputationaltimeislessthantraditionalmethod,（1）ldllandtheresultsismoredependable.ε==ln，0ll0Keywords:WindtunnelFiniteelementFanstage其中l是当前长度，ε为真实应变或对数应变。第三拐角第二扩散段动力段第二拐

6、角风洞是飞机研制阶段重要的试验设施，承担着从选型到定型的吹风试验任务。欧美等发达国家都建有先进的大型低速风洞，我国现有的一座大型第二过渡段第一过渡段低速风洞存在风速较低、不具备开口试试验段第一扩散段验段等问题。因此，具有优良气流品质的大型低速风洞将为我国航空、航天领域提供更精准的气动力试验。单回路连续式低速风洞如图1所第一拐角第四拐角示，由动力段、拐角段、过渡段、扩散大角扩散段稳定段收缩段段、稳定段、收缩段和试验段组成。动图1风洞布置图力段为风洞的心脏，为风洞的稳定运Fig.1Layoutofwindtunnel94航空制造技

7、术·2014年第8期仿真技术仿真技术SIMULATIONTECHNOLOGYSIMULATIONTECHNOLOGY整流罩中，通过电机轴带动风扇旋转。模型主要的受力风扇后整流罩导流片部件为后整流罩、导流片、电机轴和风扇，取之为本文计基于ABAQUS的大型风洞动力段结构有限元分析及研究前整流罩电机算的模型，如图4所示。FiniteElementAnalysisandStudyonFanStageStructureofLargeWindTunnelBasedon导流片与后整流罩模型如图5所示。导流片的作用在于使桨叶后的旋转气流变平

8、直，回收旋转动能，使ABAQUS支撑片风扇后的气流成为单一轴向流动，同时兼作后整流罩和中国航空规划建设发展有限公司刘慧芳电机的支撑座。因此导流片绝对厚度不能太小，片数不图2动力段组成能太多。此模型中，本文采用7片C4翼型导流片，平面Fig.2Partsoffanstage形状