Un método de homogenización para modelos de estator de reemplazo en un motor a reacción
Autores: Wang, Wenjun; Fan, Yu; Li, Lin; Zhang, Yuning; Song, Zhiqiang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Un método de homogenización para modelos de estator de reemplazo en un motor a reacción
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Modelos de elementos finitos
Motores aéreos
Técnicas de reducción de dimensiones
Homogeneización
Método de elementos finitos de ondas
Reemplazos físicos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
En general, los modelos de elementos finitos de alta fidelidad de motores aéreos comprenden millones de grados de libertad (DOFs). Aunque pueden proporcionar predicciones precisas de la dinámica estructural, el costo computacional será a menudo inasequible si no se adoptan técnicas adecuadas de reducción de dimensiones. La homogeneización de la subestructura, también denominada como el reemplazo físico, reduce la escala del modelo al simplificar los detalles innecesarios de la subestructura, acelerando así el análisis dinámico de todo el motor. En este estudio, diseñamos los reemplazos físicos para los estatores de un motor aéreo basándonos en la suposición de onda larga. Estos reemplazos tienen las mismas características de onda que los estatores en casos de onda larga, mientras poseen menos DOFs. Los pasos clave incluyen la descripción analítica de los estatores y el diseño correspondiente del reemplazo físico a través de dos homogeneizaciones. Específicamente, primero investigamos las características de onda de los estatores utilizando el método de elementos finitos de onda y encontramos dos ondas dominantes: ondas flexionales y ondas acopladas flexionales-torsionales. La primera homogeneización introduce dos vigas analíticas de Timoshenko para describir los dos movimientos de onda de los estatores. Estas dos vigas analíticas se solidifican posteriormente en reemplazos físicos con secciones transversales en I, caja y abiertas en la segunda homogeneización. Los parámetros mecánicos y geométricos se identifican a través de una combinación del análisis estático y el algoritmo genético (GA). Los procesos de búsqueda son de gran eficiencia, porque todas las descripciones son analíticas. Los resultados muestran que los errores relativos de las frecuencias naturales entre los estatores originales y los reemplazos físicos asociados con los diámetros nodales 6-15 son inferiores al 5%.
Descripción
En general, los modelos de elementos finitos de alta fidelidad de motores aéreos comprenden millones de grados de libertad (DOFs). Aunque pueden proporcionar predicciones precisas de la dinámica estructural, el costo computacional será a menudo inasequible si no se adoptan técnicas adecuadas de reducción de dimensiones. La homogeneización de la subestructura, también denominada como el reemplazo físico, reduce la escala del modelo al simplificar los detalles innecesarios de la subestructura, acelerando así el análisis dinámico de todo el motor. En este estudio, diseñamos los reemplazos físicos para los estatores de un motor aéreo basándonos en la suposición de onda larga. Estos reemplazos tienen las mismas características de onda que los estatores en casos de onda larga, mientras poseen menos DOFs. Los pasos clave incluyen la descripción analítica de los estatores y el diseño correspondiente del reemplazo físico a través de dos homogeneizaciones. Específicamente, primero investigamos las características de onda de los estatores utilizando el método de elementos finitos de onda y encontramos dos ondas dominantes: ondas flexionales y ondas acopladas flexionales-torsionales. La primera homogeneización introduce dos vigas analíticas de Timoshenko para describir los dos movimientos de onda de los estatores. Estas dos vigas analíticas se solidifican posteriormente en reemplazos físicos con secciones transversales en I, caja y abiertas en la segunda homogeneización. Los parámetros mecánicos y geométricos se identifican a través de una combinación del análisis estático y el algoritmo genético (GA). Los procesos de búsqueda son de gran eficiencia, porque todas las descripciones son analíticas. Los resultados muestran que los errores relativos de las frecuencias naturales entre los estatores originales y los reemplazos físicos asociados con los diámetros nodales 6-15 son inferiores al 5%.