Численное моделирование и анализ критических частот вращения ротора авиационного двигателя (2013 г.)

Неуравновешенность ротора, неточность изготовления деталей и сборки ротора, неравножесткость сечений вала относительно перпендикулярных осей, неконсервативные силы, действующие на ротор и пр. могут являться причинами появления колебаний ротора. При этом в зависимости от частоты вращения ротора амплитуда колебаний может сильно меняться и в некоторых случаях значительно увеличиваться  («выходить на резонанс»). Данные частоты называют критическими и требуют детального изучения при проектировании изделия.

В 2013 году сотрудниками Лаборатории "Вычислительная механика" (CompMechLab®) НИУ СПбГПУ по заказу ОАО «Климов» входящего в  ОАО «Объединенная двигателестроительная корпорация Госкорпорации «Ростех» была выполнена работа по теме «Разработка математических и конечно-элементных моделей, методики расчета критических частот вращения ротора авиационного двигателя на традиционных опорах и оптимизация конструкции ротора».

Перед сотрудниками CompMechLab^® стояла задача разработать 3-D математические и конечно-элементные модели ротора авиационного двигателя и предложить уточненную методику расчета критических частот и затем, на основе предложенной расчетной методики, выполнить рациональную оптимизацию конструкции ротора.

В рамках работы была построена пространственная (3-D) параметрическая геометрическая модель ротора авиационного двигателя, математическая и 3-D конечно-элементная модель ротора на основании созданной параметрической геометрической модели.

 

Были выполнены конечно-элементные расчеты 3-D теплового и термонапряженного состояния ротора в зависимости от заданных тепловых режимов работы двигателя и действующих температурных нагрузок. Выполнены конечно-элементных расчеты критических частот вращения ротора.

Публикация подготовлена сотрудниками CompMechLab^® на основе работы выполненной в 2013 г.