航空发动机油气分离器和离心通风机的参数化设计
航空发动机离心通风器设计
毕业设计（论文）摘要离心通风器作为航空发动机的一个完整的独立附件，其性能好坏影响着发动机的正常工作。
系统采用当今世界CAD的优秀代表Pro/Engineer软件作为支撑软件，采用Windows XP作为操作系统，以目前广泛流行的Microsoft Visual C++6.0作为设计计算程序的开发工具。
作者首先对可获得的有限资料进行仔细的研究，逐步地归纳总结，最后形成离心通风器的常规设计的总体步骤：通过对离心通风器的设计计算的推导，得出可以用于离心通风器的计算公式，并且将设计的全过程程序化；综合考虑离心通风器各个部件的结构和功能确定出各自的参数化设计的主参数；通过Pro/Engineer软件的强大的参数化设计功能，实现了零件的参数化设计；运用Pro/Engineer软件的二次开发模块，实现离心通风器的计算机辅助参数化设计功能，建立了离心通风器的参数化设计系统。
关键词离心通风器设计计算参数化设计 Pro/Engineer二次开发目次1绪论 (1)1.1 课题来源、背景和意义 (1)1.2 课题研究领域的发展和现状 (1)1.3 计算机辅助设计技术的发展现状简介 (1)1.4 参数化设计简介 (2)1.5 课题研究的主要内容 (2)2离心通风器常规设计 (3)2.1 航空发动机润滑油系统通风简介 (3)2.2 航空发动机通风器的基本设计要求 (3)2.3 离心通风器的工作原理 (3)3 离心通风器的设计计算 (4)3.1 转子主要结构尺寸计算 (4)3.2 离心通风器消耗功率计算 (11)3.3 通风器的分离能力试验计算 (12)3.4 离心通风器分离能力评价计算 (13)4离心通风器的三维参数化设计 (14)4.1 基本原理 (14)4.2 参数分类 (14)4.3 主参数的确定 (14)4.4 零件模型的建立 (15)5 Pro/E的二次开发 (17)5.1 Pro/TOOLKIT简介 (17)5.2 Pro/TOOLKIT的工作模式 (17)5.3 二次开发具体步骤 (18)结论 (22)致谢 (23)参考文献 (24)附录 A 程序源文件 (25)附录 B 三维模型图 (42)1 绪论1.1 课题来源、背景和意义航空发动机是知识密集、技术密集、资金密集的产品，其研制属于技术高、风险大、周期长和投资多的工程。
航空发动机的结构设计与优化
航空发动机的结构设计与优化航空发动机是飞机的核心部件之一，其性能的优劣直接影响到飞机的飞行安全和经济效益。
在航空发动机的结构设计和优化中，需要考虑多种因素，如性能要求、重量限制、安全要求、航程距离等。
本文将从航空发动机的构成要素、结构设计和优化方案三个方面进行论述。
一、航空发动机的构成要素航空发动机是由多个部件组成的复杂系统，其构成要素包括压气机、燃烧室、涡轮机、外壳等。
其中，压气机主要负责将大气压缩成高压气体，以提供到燃烧室的高温高压气体。
燃烧室则是将燃料与高压空气混合后点火燃烧，产生高温高压气体以推动涡轮机。
涡轮机则是将高压气体通过多级叶片的作用，在高速旋转过程中转化为机械能，推动飞机前进。
二、航空发动机的结构设计航空发动机的结构设计需要综合考虑多种因素，如重量、战斗效率、可靠性和使用寿命等。
其中，发动机零部件的材料和加工工艺、尺寸和形状等因素对其性能和寿命影响较大。
因此，在设计阶段需要考虑这些因素，并通过CAD/CAM技术模拟和优化设计，以确保发动机的性能和寿命满足要求。
发动机零部件材料的选择对发动机的性能和寿命影响较大。
常用的材料包括铝合金、镍基合金、钛合金等。
铝合金轻量化、强度高、成本低，是常用的零部件材料之一。
镍基合金在高温高压下具有良好的耐腐蚀性和抗氧化性能，适用于燃烧室和涡轮机部分。
钛合金轻巧、强度高、耐热性能好，适用于涡轮机外壳等部分。
在加工中，应选择合适的加工工艺，以达到最佳加工效果。
发动机零部件尺寸和形状的设计与优化也是发动机性能和寿命的重要因素之一。
常用的设计方法有一维模型、二维模型、三维模型等。
一维模型适用于对发动机总体设计的初步估算，可以建立发动机的数量、维度、重量等参数模型。
二维模型可以进一步优化零部件的尺寸和形状，以提高发动机的空气动力学性能。
三维模型可以对零部件进行全面、精细的优化设计，以确保其性能和寿命满足要求。
三、航空发动机的优化方案航空发动机的优化方案决定了其性能和寿命的提高。
航空发动机设计与性能参数优化
航空发动机设计与性能参数优化航空发动机的设计是航空工程领域中的核心任务之一。
发动机设计的目标是提高飞机的性能和效率，同时提高燃料经济性、减少排放和噪声。
性能参数优化是实现这些目标的重要手段之一。
本文将介绍航空发动机设计的基本原理和流程，并探讨性能参数优化的方法和技术。
航空发动机设计的基本原理涵盖了燃烧过程、传热与传质、动力系统和气动装置等方面的知识。
在设计过程中，需考虑驱动飞机的动力和推力需求，以及在不同高度和速度下的性能要求。
因此，设计人员需要综合考虑多个技术和工程参数，以寻求最佳的设计方案。
在发动机设计的过程中，性能参数优化扮演了重要的角色。
优化旨在通过调整和改进设计参数，以最大化发动机的性能和效率。
其中，一些关键的性能参数包括：推力、比冲、燃料效率、排放量、重量和噪声。
优化这些参数可以提升发动机的性能和经济性，进而提高飞机的飞行性能和可靠性。
为了实现性能参数的优化，工程师们采用了多种方法和技术。
首先，他们使用计算流体力学（CFD）模拟软件进行发动机部件的设计和分析，以预测和优化流场和气动特性。
通过CFD模拟，可以评估设计对推力、燃烧效率和排放的影响，并调整设计参数以改善性能。
其次，工程师们利用数值优化算法，如遗传算法、粒子群优化等，优化发动机的设计参数。
这些算法通过遍历设计空间，自动搜索最佳设计方案。
利用这些算法，工程师们可以处理大量设计参数和约束条件，提高设计效率和优化结果的准确性。
此外，性能参数优化还需要依赖于实验数据和测试验证。
工程师们会使用试验台和模型进行实验测试，以验证和校准数值模拟的结果。
实验数据的精确和有效性对于优化过程的成功至关重要。
因此，在实验测试过程中，科学严谨的方法和技术是不可或缺的。
除了以上方法和技术，航空发动机设计和性能参数优化还需要与其他工程领域的知识和成果进行交叉和融合。
例如，材料科学、热力学、动力学等学科都与发动机设计密切相关。
工程师们需要结合不同的知识和技能，为航空发动机的性能参数优化提供综合解决方案。
航空发动机的优化设计方法
航空发动机的优化设计方法航空发动机是飞机最核心的部件之一，直接关系到飞机的性能和安全。
在现代航空领域，优化设计成为航空发动机研究的重要方向，其主要目的是提高发动机的效率和功率，并且降低燃油消耗和环境污染。
本文将介绍航空发动机的优化设计方法，包括空气动力、热力学、机械和材料等方面。
一、空气动力优化方法1. 气流模拟技术航空发动机的空气动力性能直接决定着其功率和效率。
因此，在发动机的设计和优化中，确定好流场的分布与变化，对于发动机的性能有着重要的影响。
气流模拟技术是一种基于数值分析的计算流体力学（CFD）方法。
它能够通过数学模型和计算方法，预测流场中各种物理参数的分布和变化。
通过这种技术，我们可以优化整机结构，调整叶轮、导流器和燃烧室的形状，进而达到提升航空发动机空气动力性能和优化整机结构的目的。
2. 喷气式推力贡献分析形成喷气式推力是发动机最基本的作用之一，提高喷气式推力是现代航空发动机设计的重要方向之一。
在设计过程中，对于正式设计时的喷气式推力实测值，需要进行推力贡献分析。
这样可以通过不同方案的设计参数，比较不同方案的喷气式推力贡献值，找到提高推力的最优方案。
二、热力学优化方法1. 燃烧室设计优化燃烧室是发动机内部燃烧过程的核心区域，关系着喷气式推力、燃料消耗和污染排放等方面。
在燃烧室的设计优化中，应重点考虑以下几个方面。
首先，应根据燃油的燃烧特性，确定好喷油方式、混合比和燃料点火顺序、点火时机等参数。
其次，还应该有效降低燃烧过程中产生的热损失和污染物排放。
2. 高温冲压轮轴技术热力学参数是影响发动机的重要组成部分。
例如，温度过高的冲压轮轴会导致强度降低甚至故障。
因此，发动机设计中提高冲压轮轴的抗高温性能，就成为了一个重要的优化方向。
高温冲压轮轴技术目前的发展趋势是采用涂层、插料和表面强化等手段来提高抗高温，抗氧化和耐腐蚀性能，从而避免冲压轮轴的因温度过高而退役或损坏的情况。
三、机械性能优化方法1. 材料选择与耐磨修复技术机械性能直接关系到航空发动机在高温、高速、高负荷等环境下的运行状况。
航空航天工程专业火箭发动机参数优化设计方法探究
航空航天工程专业火箭发动机参数优化设计方法探究航空航天工程是现代科学技术的重要领域之一，而火箭发动机是航空航天领域的核心技术之一。
火箭发动机参数优化设计是提高发动机性能和效率的关键。
本文将探究航空航天工程专业火箭发动机参数优化设计的方法。
首先，火箭发动机参数优化设计的第一步是确定优化目标。
优化目标通常包括推力、燃烧效率、燃料消耗率等指标。
根据具体需求和应用场景，确定优化目标对于设计一个高性能的火箭发动机至关重要。
其次，确定设计变量。
设计变量指的是影响火箭发动机性能的各种参数，如燃烧室的形状、喷管的长度和直径、进气口的位置等。
在参数优化设计中，我们需要选择合适的设计变量，并对其范围进行限制。
通过合理选择设计变量，可以确保参数优化设计的有效性和可行性。
然后，选择适当的优化方法。
火箭发动机参数优化设计通常使用计算机仿真和数值优化的方法。
计算机仿真可以通过模拟发动机工作过程，预测不同设计参数下的性能表现。
数值优化则是通过数学算法搜索最优解，以实现优化目标。
目前常用的数值优化算法包括遗传算法、粒子群优化算法等。
根据具体情况，选择合适的优化方法能够提高优化效果。
在进行参数优化设计时，还需要考虑到多种约束条件。
约束条件可能包括物理、力学、安全等各方面的要求。
例如，燃烧室的温度不能超过材料能承受的极限，进气口的位置不能过于靠近火箭外壳等。
满足这些约束条件是确保设计的合理性和安全性的必要条件。
另外，建立合适的优化模型也是进行参数优化设计的关键步骤之一。
优化模型可以通过数学方程或计算机程序等形式进行描述。
模型的建立需要充分考虑到火箭发动机的物理特性和工作原理。
一个合理的优化模型可以准确地描述火箭发动机的性能和参数之间的关系，从而为后续的优化设计提供指导。
在进行参数优化设计时，对结果进行验证和分析也是必不可少的步骤。
通过对优化结果的验证和分析，可以评估设计方案的可行性和优劣程度。
根据验证和分析的结果，可以进行二次优化设计或调整设计参数，以迭代达到最佳设计方案。
航空发动机滑油系统换热器与分离器实验系统设计
航空发动机滑油系统换热器与分离器实验系统设计以机械传动为基础的航空发动机动力传输系统,其工作的可靠性在很大的程度上取决于滑油系统的性能,滑油系统的主要作用是将足够数量和粘度适当的洁净润滑油连续不间断地供给到发动机轴承腔内轴承与齿轮的啮合处,完成润滑作用,以减少机械传动的磨损,防止机件腐蚀和硬化、并带走其产生的热量。
针对滑油系统的研究领域非常广泛,其中有两个重要的研究课题是滑油冷却和滑油除气。
滑油冷却是利用燃—滑油换热器将高温滑油的热量传递给燃油,以保证滑油系统的稳定工作和发动机工作的高效性。
滑油除气是利用油气分离器将混入滑油内的空气分离,如果油气分离得不好,油气混合物进到滑油泵内,会直接影响滑油系统的热动力性能,同时也会因为摩擦损害润滑条件。
本文是针对航空发动机滑油系统的两个主要部件燃—滑油换热器和油气分
离器在其基本的工作原理和性能的基础上,开展换热器和分离器实验平台的系统设计研究。
主要工作目的是设计的实验系统可满足在指定工况下对各种型号的燃—滑油换热器产品进行换热性能和流动阻力性能的检测,同时具备开展换热器单相和两相在其他不同工况(流量、温度、压力、油气比)下的换热器实验研究的能力,为换热器校核软件的编写提供实验数据支撑,并修正校核程序编写中的关键
技术点;另外,基于动压式油气分离器的工作机理,实验系统可开展动压式油气分离在指定工况下分离效率的实验研究,通过相关大量实验数据为分离器设计软件的开发与优化提供数据支撑。
高准确性的航空发动机部件结构参数设计
高准确性的航空发动机部件结构参数设计第一章：绪论随着现代社会的不断发展，航空运输业也在不断壮大。
航空发动机作为飞机的核心部件，其性能直接关系到飞机的运行安全和飞行质量。
因此，航空发动机在设计、制造、维护等方面需要进行严格的控制。
在航空发动机设计中，结构参数的设计是一个重要的环节。
结构参数是指航空发动机部件的尺寸、形状、材料等。
结构参数的设计对于发动机的性能和寿命有着至关重要的影响，也是发动机设计中最基本的环节之一。
本文将对高准确性的航空发动机部件结构参数设计进行探讨，阐述其意义、方法以及应用。
第二章：高准确性的航空发动机部件结构参数设计的意义高准确性的结构参数设计对于航空发动机具有重要的意义，具体有以下几点：1.提高发动机的性能结构参数的设计对于发动机的性能有着直接的影响。
如果设计不合理，容易引起部件之间的冲突和协同不力，导致发动机性能下降。
而高准确性的结构参数的设计能够最大限度地避免这些问题，提升发动机的整体性能和性价比。
2.提高发动机的寿命结构参数的设计也对于发动机的寿命有着决定性的影响。
高准确性的结构参数的设计可以最大限度地保证部件的结构强度和耐久性，从而延长发动机的寿命，降低使用成本。
3.提高生产效率高准确性的结构参数的设计还可以提升生产效率。
因为这种设计可以充分考虑到生产制造工艺，不仅能够减少生产过程中的浪费，还能够提高零部件的一致性和标准化程度，降低生产成本。
第三章：高准确性的航空发动机部件结构参数设计的方法高准确性的结构参数设计是一个涉及多学科知识和领域的复杂过程，需要跨越数学、计算机应用、机械设计、材料力学、流体力学等多个领域。
下文将从理论和实践两个方面探讨该方法。
1. 理论上的方法理论上，高准确性的设计方法主要有以下几种：（1）基于计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助工程（CAE）的设计方法使用计算机软件进行模拟和实验是一种常见的高准确性设计方法，尤其是基于计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助工程（CAE）的设计方法。
离心通风机的优化组合设计方法实例
离心通风机的优化组合设计方法实例作者：沈阳鼓风机厂 上官心乐一、前言Y4-73系列锅炉引风机是60年代设计的，作为20万千瓦以下火电机组锅炉引风之用。
叶轮的叶片为中空机翼形，传动部分为悬臂式(D 式)结构的单吸入风机。
因此存在烟灰磨漏叶片后中空部分进灰问题，影响转子平衡，另外悬臂式传动对转子平衡也很敏感，容易造成电厂停机故障。
后来虽又设计了叶轮在两轴承间的(F 式)传动方式，但中空叶片进灰问题终未解决。
因此80年代国家即下达科研任务，研制用单板叶片的叶轮设计双吸入(F 式)离心引风机。
文献1是单板叶片叶轮风机研制工作的总结和体会，下面更具体的阐述一下这一研制方法。
由于主要是谈设计方法，所列工作内容不够全面，空气动力学略图和特性曲线以及模型风机的性能曲线是按单吸入不带进气室的参数给出的，而实际产品的性能选择曲线及特性曲线是按双吸入带进气室的风机参数给出的(详细性能见产品样本)。
二、设计方案由于原Y4-73型风机内效率较高，不带进气室风机的内效率η≈0.89，带进气室风机的内效率η≈0.85，因而用单板叶片的叶轮设计的新风机的内效率也不能太低，否则，这种风机就没有生命力。
当确定新风机尺寸大小及性能参数时，首先考虑的是，新的双吸入风机的性能要基本上能满足Y4-73风机的性能，其比转数在转速不变的情况下，也要接近原风机比转数ns≈73的要求。
但为了简单起见，我们的研究工作是先设计单吸入风机进行试验研究，当各种参数基本达到要求后，再在此基础上增加进气室和导流器，设计双吸入风机。
此时，单吸入新风机的比转数应是ns≈≈52。
对新风机压力系数的要求，应是越大越好，因为压力系数越大风机直径越小，相应的风机的体积就小、重量就轻。
在具体设计中，压力系数到底应选多大合适，这要由设计者全面衡量考虑后决定，不同的设计者，可能有不同的选择，这都是正常的。
实际上，如果按将原Y4-73风机的转速由原730提高到960r/min来设计新的双吸入风机，那么其比转数应为ns=960/730×73=96，而单吸入风机比转数应是。
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1.1 课题背景 ........................................................................................... 1 1.2 相关领域的发展 ................................................................................ 2
Aeroengine
By LiuQingda Supervisor : Professor Sun Zhili
Northeastern University June 2008
独创性声明
本 人 声 明 所 呈 交 的 学 位 论 文 是 在 导 师 的 指 导 下 完 成 的 。论 文 中 取 得 的 研 究 成 果 除 加 以 标 注 和 致 谢 的 地 方 外 ，不 包 含 其 他 人 己 经 发 表 或 撰 写 过 的 研 究 成 果 ，也 不 包 括 本 人 为 获 得 其 他 学 位 而 使 用 过 的 材 料 。与 我 一 同 工 作 的 同 志 对 本 研 究 所 做 的 任 何 贡 献 均 己 在论文中作了明确的说明并表示谢意。
-III-
东北大学硕士学位论文
Abstract
In this thesis, I realize parameterized design of main components and assembly of Lubricant-air Separator and Centrifugal Ventilator. First I build parameterized model of Lubricant-air Separator and Centrifugal Ventilator and connect the interrelated components dimension with expression.Second try to alter the main dimension and make sure the model can change without error, validate the interrelated dimension. At last,use the tools of Unigraphics second development(UG/OPEN MenuScript, UG/OPEN UIStyler and UG/OPEN API) to complete the design of Lubricant-air Separator and Centrifugal Ventilator. Keywords: Aeroengine； Lubricant-air Separator； Centrifugal Ventilator；
Parameterized design；Secondary development
-IV-
东北大学硕士学位论文
目录
目录
独 创 性 声 明 ........................................................................................... I 学位论文版权使用说明书 ..............................................................I 摘 要 ......................................................................................................II ABSTRACT ...................................................................................... III 第 1 章 绪 论 ..................................................................................... 1
关键词：航空发动机；油气分离器；离心通风机；参数化设计；二次 开发
-II-
东北大学硕士学位论文
Abstract
Parameterized Design of Lubricant -Air
Separator and Centrifugal Ventilator in
Aeroengine
Abstract
学位论文作者签名： 日 期：
学位论文版权使用授权书
本 学 位 论 文 作 者 和 指 导 教 师 完 全 了 解 东 北 大 学 有 关 保 留 、使 用 学 位 论 文 的 规 定 ：即 学 校 有 权 保 留 并 向 国 家 有 关 部 门 或 机 构 送 交 论 文 的 复 印 件 和 磁 盘 ，允 许 论 文 被 查 阅 和 借 阅 。本 人 同 意 东 北 大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索、交流。
分类号 UDC
密级
学位论文
航空发动机油气分离器和离心通风机的参数化设计
作 者 姓 名 ： 刘庆达
指 导 教 师 ： 孙志礼 教授
东北大学机械与自动化学院
申请学位级别： 硕士
学 科 类 别 ： 工学
学 科 专 业 名 称 ： 机械设计及理论
论文提交日期： 2008 年 5 月 论 文 答 辩 日 期 ： 2008 年 7 月
学位授予日期：
答辩委员会主席：
评阅人：
东ห้องสมุดไป่ตู้大学
2008 年 6 月
AThesis for the Degree of Master in Mechanical and Theory
Parameterized Design of Lubricant -Air Separator and Centrifugal Ventilator in
作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：
半年 □ 一年□ 一年半□
两年□
学位论文作者签名： 签字日期：
导师签名： 签字日期：
-I-
东北大学硕士学位论文
摘要
航空发动机油气分离器和离心通风机的参数化设计
摘要
油气分离器和离心通风机是润滑系统的重要组成部分。在润滑油的流 动过程中，大量的游离空气和燃气会抽到润滑油中来，使润滑油中的空气 含量增加，这将降低它的冷却能力，增大其消耗量及管路中的油流阻力， 影响泵的抽油能力，因此在靠近油箱的回油路出口上需要设计油气分离 器，把润滑油中含有的大部分空气分离出来。离心通风机作为航空发动机 的一个完整的独立附件，其性能好坏影响着发动机的正常工作。如果不使 用通风机，发动机的有效飞行时间将会大大缩小，而且造成润滑油大量浪 费，污染环境，增加成本。本系统正是为满足当今航空技术的快速发展要 求而提出来的。
油气分离器和离心通风机都是根据离心分离原理将密度不同的空气 和油滴进行分离，所以在理论计算方面可以采用相同的计算模型。本文对 油气分离技术进行了分析，并根据分离效果的要求来初步确定这两个设备 转子的结构尺寸，并将整个理论设计过程归纳整理实现了程序化。采用了 模块化设计方法，主要有两个模块组成即：计算模块和参数化设计模块。 计算模块用于计算给定转子结构尺寸的油气分离器或离心通风机的分离 效率和根据分离效率要求计算出转子结构尺寸，参数化设计模块是根据转 子基本数据进行整个设备的参数化设计。这为产品的系列化奠定了良好的 基础。
Lubricant-air Separator and Centrifugal Ventilator are important parts of lubricant systems. During the lubricant’s flow, a lot of air will be blended, and the content of air in the lubricant will increase, so the capability of refrigeration of lubricant will decrease, and the wastage and resistance of lubricant will increase, so at the exit, we often place the lubricant-air separator near oil box that can separate air from lubricant. The performance of centrifugal ventilator is important for the normal work of aeroengine as a full independent accessory of aeroengine. Without installing a ventilator in the aerogine, it will lessen the effective flying time of aeroengine greatly， make a lot of the lubrication waste and pollute environment