林 静 潘苏瑜

基于ANSYS和NUMECA的航空发动机涡轮风扇叶片结构仿真分析

林 静 潘苏瑜

（华侨大学 机电及自动化学院，厦门 361021）

本文通过UG软件对NASA Rotor67风扇叶片进行建模，使用ANYSY对其进行离心静变形仿真分析，运用NUMECA对其进行气动力仿真分析，得出叶片在离心力和气动力作用下的变形情况。

涡轮风扇叶片 NASA Rotor67 UG NUMECA 仿真

引言

涡扇发动机，尤其是高涵道比涡扇发动机的风扇叶片是发动机性能的重要衡量标准之一。因为其产生的推力是涡扇发动机外涵道推力的全部来源。风扇叶片是涡轮风扇发动机的重要零件。NASA Rotor67是NASA Lewis研究中心设计的二级风扇中第一级轴流跨声速转子，是为数不多有详细公开发表测试数据的算例。该风扇被广泛应用于气动计算。本文选取跨声速风扇叶片NASA Rotor67叶片为算例，运用UG软件进行建模，利用ANSYS对其进行离心静变形仿真分析，利用NUMECA对其进行气动仿真分析。为了缩短计算时间，提高效率，转子叶片绕旋转轴转动a=2π/N（N为叶片数）。由于结构的几何形状和转动前完全一样，因此仅对其中一个叶片进行建模分析即可。

1 Rotor67涡轮风扇叶片UG建模

图1 NASA Rotor67叶片几何模型

图1为依据相关文献给出的数据而绘制的NASA Rotor67叶片几何模型。在涡轮风扇叶片的工作过程中，主要承受如下载荷：1.气动载荷；2.叶片本身的质量离心力；3.轮缘部位与轮盘中心部位的温度梯度。研究结果表明，对于风扇级而言，温度载荷对变形的影响远远小于离心力和气动力。因此，本课题重点讨论了离心力和气动力的影响，而没有考虑热负荷的影响。……