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航空发动机原理与构造课程开发--燃烧室.rar

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    编号:20181030002725187    类型:共享资源    大小:17.87MB    格式:RAR    上传时间:2018-10-30
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    航空发动机 原理 构造 课程 开发 燃烧室
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    本科毕业设计(论文)航空发动机原理与构造课程开发--燃烧室专 业: 飞行器动力工程 学 号: 140141223 学生姓名: 唐浩宇 所属学院: 航空工程学院 指导教师: 张银波 二〇一八年 月中国民航大学本科毕业设计(论文)航空发动机原理与构造课程开发--燃烧室Development of Aircraft Principle and Structure Course -- Combustor学生姓名:唐浩宇专 业:飞行器动力工程学 号: 140141223指导教师: 张银波学 院: 航空工程学院2018 年 月创见性声明本人声明:所呈交的毕业论文是本人在指导教师的指导下进行的工作和取得的成果,论文中所引用的他人已经发表或撰写过的研究成果,均加以特别标注并在此表示致谢。与我一同工作的同志对本论文所做的任何贡献也已在论文中作了明确的说明并表示谢意。毕业论文作者签名: 签字日期: 年 月 日本科毕业设计(论文)版权使用授权书本毕业设计(论文)作者完全了解中国民航大学有关保留、使用毕业设计(论文)的规定。特授权中国民航大学可以将毕业设计(论文)的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交毕业设计(论文)的复印件和磁盘。(保密的毕业论文在解密后适用本授权说明)毕业论文作者签名: 指导教师签名:签字日期: 年 月 日 签字日期: 年 月 日摘 要基于发动机 ATM 和 AMM 手册,本文利用 3Dmax 软件对燃烧室及其各附件进行建模,并用动画展示燃烧室的内部结构,包括:利用 3Dmax 软件完成燃烧室壳体(扩压机匣) ,火焰筒外层、内层,旋流器,扩张段和连焰管等部件的建模;把已经做好的模型合并到一个场景中,给每个模型设置好相应的动作,相应的时间,利用3Dmax 软件的动画功能生成视频文件来实现燃烧室的原理的展示。所用的建模方法有:几何体建模,放样建模,多边形建模等。利用 3Dmax 软件进行的燃烧室部件建模和动画显示过程,能够比较真实地再现燃烧室的内部结构,内部结构的展示直观清晰,不失为学习和研究发动机燃烧室内部结构的一种好方法。关键词:燃烧室;动画展示;3DmaxAbstractThis thesis introduces the aircraft engine combustion chamber and other accessories modeling methods with the help of 3Dmax software, which is based on theengine ATM and AMM, and using animation to display the internal constitution of combustion chamber, comprise: with the use of 3Dmax software to complete combustion chamber case(diffuser case), outer combustion chamber, inner combustion chamber, turbine nozzle, compressor exit stator and seal, and other accessories modeling; merge the models which have been done into one scene, then set for each model the appropriate action and time, display the internal constitution of combustion chamber by the animation function of 3Dmax software. Modeling methods used: geometric modeling, lofting modeling, polygon modeling.The combustion chamber modeling and animation process by 3Dmax software, to compare a true reproduction of the internal structure of the combustion chamber, the display of the internal structure is clear and visual, and it’s a good way to study the internal structure of engine combustion chamber.Key words: Combustion Chamber; Animation; 3DmaxI目 录第 1 章 绪论 ..........................................................................................................................11.1 课题背景 ................................................................................................................11.2 燃烧室简介 ............................................................................................................2第 2 章 概述 ........................................................................................................................32.1 燃烧室的基本类型 ................................................................................................32.1.1 分管燃烧室 ..................................................................................................42.1.2 环管燃烧室 ..................................................................................................52.1.3 环形燃烧室 ..................................................................................................62.2 3D max 软件介绍 ...................................................................................................7第 3 章 燃烧室各部件建模 ................................................................................................93.1 燃烧室壳体建模 ....................................................................................................93.1.1 在视图中插入背景图片 ..............................................................................93.1.2 绘制燃烧室壳体的剖面线 ..........................................................................93.1.3 燃烧室实体造型 ........................................................................................103.2 火焰筒建模 ..........................................................................................................163.2.1 火焰筒外层建模 ........................................................................................163.3.2 扩压器建模 ................................................................................................18第 4 章 动画制作 ..............................................................................................................204.1 动画的概念 ..........................................................................................................204.2 制作装配动画 ......................................................................................................204.3 粒子效果动画 ......................................................................................................214.4 渲染输出视频动画 ..............................................................................................25第 5 章 结论 ......................................................................................................................27参考文献 ..............................................................................................................................28致 谢 ..............................................................................................................................29附录:外文翻译资料 ..........................................................................................................30中国民航大学本科生毕业设计(论文)1第 1 章 绪论1.1 课题背景航空发动机既是飞机的“心脏” ,又是推动飞机快速发展的原动力。人类在航空领域中的每一次重大的革命性进展,无不与航空发动机技术的突破和进步密切相关。而发动机发展过程中的每一次突破,又是采用了当时科学研究、工业生产与航空发动机有关领域中所取得的最新成果而获得的。航空发动机的研制水平,充分体现了一个国家的工业基础、经济实力和科技水平等综合实力。1903 年,美国人莱特兄弟制造出一架装有两个推进式螺旋桨的双翼飞机,这架飞机采用了有他们自制的的功率约 9 千瓦(12 马力)的活塞式发动机。虽然今天看来,这台发动机的性能并不先进,但它却是世界上第一台能上天的航空发动机。活塞式发动机具有耗油低、成本低、工作可靠等特点,在喷气式发动机发明之前的近半个世纪内,是唯一可用的航空飞行器的动力。在莱特兄弟首次飞行后的 40 多年,活塞式发动机的功率从 9 千瓦(12 马力)增加到 2237 千瓦(3045 马力) ,增加了250 多倍,并使飞机飞行速度超过 700 千米/小时,飞行高度超过 10000 米。由于发动机功率与飞机飞行速度的三次方成正比,随着飞行速度的提高,要求发动机功率大大增加,使其重量也随之迅速增加,另一方面,在接近声速时,螺旋桨的效率会急剧下降,也限制了飞行速度的提高。要进一步提高飞行速度,尤其要达到或超过声速,必须采用新的动力装置。喷气式发动机可以产生很大的推力,而自身重量又较轻,从而大大的提高了飞机的飞行速度。世界上第一家以喷气发动机为动力的德国亨克尔 He178 飞机在 1939年首次试飞时就达到了 700.37 公里/小时的飞行速度,已接近活塞发动机的极限速度,宣告了一个新的航空时代的到来。二战结束后,随着工业技术水平的提高和冷却的需要,美、俄(前苏联) 、英、法等国家纷纷研制发展喷气式飞机,首先用于战斗机上,随后用于轰炸机、运输机和民航客机上,引发了一场航空工业的“喷气革命” 。进过半个多世纪飞发展,喷气发动机的推力已经由最初的 200~300 千克增加到54620 千克,几乎增加了二百多倍,耗油率由大于 0.1 千克/(牛·小时)降到0.0035 千克/(牛·小时) ,降低了约 2/3,发动推重比小于 1.0 增加到 10,增加了10 余倍,发动机的寿命由最初的几小时增加到 2~3 万小时,增加了近万倍,而且发展出涡喷、涡扇、涡轴、涡桨、桨扇等不同用途和性能的发动机。正是由于航空动力技术的发展,飞机飞行速度才突破了声障,实现了超音速飞行,并实现了宽体民用客机的不着陆越洋飞行,从而推动了整个航空技术的进步 [1]。中国民航大学本科生毕业设计(论文)21.2 燃烧室简介燃烧室位于压气机和涡轮之间,其功用是使高压空气与燃油混合、燃烧,将化学能转变为热能,形成高温高压的燃气。燃烧室是发动机的重要部件之一,发动机的可靠性、经济性和寿命在很大程度上取决于燃烧室的可靠性和燃烧的有效程度 [2]。燃烧室工作的好坏,将直接影响发动机的工作与性能,根据燃烧室的功用,对其基本的性能要求是:点火可靠、燃烧稳定、燃烧完全、总压损失小、尺寸小、出口温度分布满足要求、排气污染小。点火可靠就是在一定的外界条件下能保证可靠点火,即能在地面和空中可靠的点火。燃烧室在点燃之后,必须在规定的全部飞行高度和速度范围内都能保证燃烧稳定而不被吹灭。燃油燃烧时,绝大部分燃油通过燃烧将化学能转变为热能,提高了燃气总焓,但也有一部分来不及燃烧就随着燃气流出燃烧室,为了衡量燃烧完全程度,常用燃烧效率和燃烧完全系数来表示。由于气体流过燃烧室并在燃烧室中喷入燃油燃烧,不可避免会使气流总压下降。这将使燃气在涡轮和喷灌内膨胀做功的能力减小,影响了发动机的推力和经济性。所以应力求较小气流在燃烧室中的总压损失。为了提高发动机的推重比,缩短燃烧室的长度,不但可以减轻燃烧室的重量,也可以缩短压气机和涡轮之间的距离,从而可以减轻机匣和转子的重量。减小燃烧室的直径可以减小发动机的迎风面积,提高发动机的迎面推力。除点火过程外,火焰不得伸出燃烧室。出口温度场均匀,在出口环腔内最高温度与平均温度之差不得超过 100-120℃。在径向上:靠近涡轮叶片叶尖和叶根处的温度应低一些, 而在距叶尖大约三分之一处温度最高。在航空发动机中, 燃烧室在高温情况下工作, 条件十分恶劣, 往往需要经常检修或更换零件,合理地组织燃烧和冷却, 或采用高性能耐热材料等,以提高燃烧室的寿命。中国民航大学本科生毕业设计(论文)3第 2 章 概述燃烧室的工作条件十分恶劣。燃烧过程是在高速气流和贫油混合气中进行,燃烧室的零件是在高温、高负荷下工作,局部温度高达 3000K 以上,承受着由气体力、惯性力产生的静载荷和振动负荷,还受到热应力和热腐蚀的作用。燃烧室壳体和扩压器是发动机的主要承力件。三维动画软件在计算机中首先建立一个虚拟的世界,设计者在这个虚拟的三维世界中按照要表现的对象的形状尺寸建立模型及场景,再根据要求设定模型的运动轨迹、虚拟摄影机的运动和其它动画参数。当这一切完成后就可以让计算机自动运算,生成最后的视频动画。三维动画技术模拟真实物体的方式使其成为一个有用的工具。由于其精确性、真实性和无限的可操作性,目前被广泛应用于医学、教育、军事、娱乐等诸多领域。借助三维动画技术模拟燃烧室装配,展示燃烧室内部结构,能弥补书本中图片不易观察的缺点,是学习燃烧室内部结构的一个不错的方法。2.1 燃烧室的基本类型图 2-1 三种基本结构形式的燃烧室中国民航大学本科生毕业设计(论文)4日前,燃烧室的形式虽然很多.但是,为了满足燃烧室的基本功能,都采用了扩压减速、空气分级、反问回流、非均匀混合气成分等基本措施。在燃烧室条件非常恶劣的情况下,在燃烧室局部区域造成低流速和略微富油的优势环境,再利用一股气流进行补燃和降温,以保证燃烧稳定、完全和对出口温度的要求。在结构上,为了保证上述基本措施的实现,燃烧室都是由进气装置(扩压器)、壳体、火焰简、喷嘴和点火器等基本构件组成。根据主要构件结构形式的不同.燃烧室有分管(单管)、环管和环形三种基本类型,如图 2-1 所示。图 2-2 分管燃烧室2.1.1 分管燃烧室图 2-2 是分管燃烧室,分管燃烧室的结构特点是:燃烧室由若干个(6-16 个)单管燃烧室组成,每—个单管燃烧室由一个管形火焰简及其外围单独的外壳构成、沿发动机圆周均匀地分布,各单管燃烧室之间用传焰管联通,传播火焰和均衡压力。图 2-3 是典型的单管燃烧室。
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