空军工程大学学报

作者：何光宇，杨正浩，耿琪

单位：空军工程大学等离子体动力学重点实验室，西安，710038\

关键词：转子发动机;三角转子;有限元分析;结构强度

三角转子是小型航空Wankel转子发动机的核心部件，其高速旋转过程中承受着温度、惯性力和燃气爆发压力等复杂载荷耦合作用，更加容易因强度不足发生失效与破坏。针对多重载荷耦合工况下，三角转子应力集中与强度问题，建立发动机热力学模型，获得发动机单循环内燃烧室缸温、缸压以及换热系数变化曲线，计算转子各处热边界条件，分别在机械应力、热应力与热机械耦合条件下，采用有限元的方法对三角转子进行温度场、应力场与变形量仿真分析，并提出转子腰部圆孔边缘处加工圆角和冷却孔处布置散热片优化方法。仿真结果表明：优化后三角转子最大应力由原来的687.0 MPa下降为403.9 MPa，约为原来的58.79%；转子腰部圆孔边缘应力由577.5 MPa下降为306.1 MPa，降低为原来的53.02%；冷却孔处应力值也由212.6 MPa降至113.2 MPa，约为原来的53.25%。布置散热片后，转子平均温度下降20 K以上，转子腰部圆孔边缘与冷却孔温度下降40 K左右，密封槽尖端变形量由0.21 mm降至0.15 mm，减小27.7%。转子应力场得到改善，变形量减小。

来源：2022年第5期

《空军工程大学学报》期刊编辑部

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