飞机空气导管安全性设计与泄漏探测技术研究
| 摘要 | 第1-6页 |
| Abstract | 第6-13页 |
| 图清单 | 第13-19页 |
| 表清单 | 第19-21页 |
| 注释表 | 第21-23页 |
| 缩略词 | 第23-24页 |
| 第一章 绪论 | 第24-34页 |
| ·研究背景和意义 | 第24-25页 |
| ·飞机空气导管的关键技术及研究现状 | 第25-32页 |
| ·安全设计标准及设计软件 | 第25-26页 |
| ·管系输送特性 | 第26-29页 |
| ·管系应力和位移计算方法 | 第29-30页 |
| ·管系应力补偿和位移约束方法 | 第30页 |
| ·管系泄漏探测及定位方法 | 第30-32页 |
| ·本文的研究内容 | 第32-34页 |
| 第二章 飞机空气导管管路工作机制与设计参数的选择 | 第34-53页 |
| ·飞机空气导管管系的工作机制 | 第34-36页 |
| ·管系结构的组成 | 第36-41页 |
| ·吊支架 | 第36-37页 |
| ·法兰 | 第37-38页 |
| ·球形接头 | 第38-39页 |
| ·滑动接头 | 第39-40页 |
| ·管道组件 | 第40-41页 |
| ·管系属性 | 第41-48页 |
| ·材料属性 | 第41页 |
| ·截面属性 | 第41-42页 |
| ·绝热层设计 | 第42-48页 |
| ·空气层热阻公式的推导 | 第43-45页 |
| ·空气层厚度的确定 | 第45页 |
| ·绝热层厚度公式的推导 | 第45页 |
| ·绝热层厚度计算结果 | 第45-47页 |
| ·绝热层设计算法验证 | 第47-48页 |
| ·不同管径下的绝热层参数 | 第48页 |
| ·管系设计工况 | 第48-52页 |
| ·引气方式 | 第48-50页 |
| ·飞行加速度 | 第50-51页 |
| ·校核工况 | 第51页 |
| ·外界大气温度 | 第51-52页 |
| ·本章小结 | 第52-53页 |
| 第三章 空气导管管内外传热流动特性研究 | 第53-79页 |
| ·管内传热流动 | 第53-67页 |
| ·流体网络算法 | 第53-59页 |
| ·数学描述 | 第53-54页 |
| ·建模方法 | 第54-56页 |
| ·管路系统属性 | 第56-59页 |
| ·管路系统输送特性分析 | 第59-63页 |
| ·边界条件 | 第59-60页 |
| ·设计标准 | 第60页 |
| ·管路模型建立 | 第60-61页 |
| ·计算结果 | 第61-63页 |
| ·管路泄漏特性 | 第63-65页 |
| ·压力脉动特性 | 第65-67页 |
| ·调节阀 | 第65-66页 |
| ·关断阀 | 第66-67页 |
| ·管外传热流动 | 第67-77页 |
| ·基本模型 | 第67-68页 |
| ·数学描述 | 第68-70页 |
| ·程序验证 | 第70页 |
| ·计算结果 | 第70-71页 |
| ·影响因素分析 | 第71-77页 |
| ·本章小结 | 第77-79页 |
| 第四章 基于有限元的飞机空气导管安全设计方法 | 第79-117页 |
| ·飞机空气导管应力和位移设计目标 | 第79页 |
| ·应力安全评定方法 | 第79-81页 |
| ·应力分类校核法 | 第79-81页 |
| ·综合应力校核法 | 第81页 |
| ·空气导管应力和位移安全设计方法 | 第81-83页 |
| ·基于梁单元模型的空气导管建模 | 第83-100页 |
| ·局部坐标系下的单元刚度矩阵及等效节点载荷矩阵 | 第83-86页 |
| ·确定插值函数 | 第84-85页 |
| ·确定应变矩阵 | 第85页 |
| ·利用能量原理建立单元平衡方程 | 第85-86页 |
| ·单元刚度矩阵的坐标转换 | 第86-89页 |
| ·x 轴在 OXYZ 坐标系中的方向余弦 | 第87页 |
| ·z 轴在 OXYZ 坐标系中的方向余弦 | 第87-88页 |
| ·y 轴在 OXYZ 坐标系中的方向余弦 | 第88页 |
| ·空气导管梁单元三维坐标系的确定 | 第88-89页 |
| ·管系载荷及其等效节点处理 | 第89-92页 |
| ·重力载荷 | 第89-90页 |
| ·加速度载荷 | 第90-91页 |
| ·压力载荷 | 第91页 |
| ·温度载荷 | 第91-92页 |
| ·弯管建模 | 第92-94页 |
| ·弯管数学模型 | 第92-93页 |
| ·弯管的单元刚度矩阵 | 第93页 |
| ·弯管应力集中系数 | 第93-94页 |
| ·管道附件的建模 | 第94-96页 |
| ·鞍座夹 | 第94页 |
| ·拉杆 | 第94页 |
| ·法兰 | 第94-95页 |
| ·球形接头 | 第95页 |
| ·滑动接头 | 第95-96页 |
| ·管道组件 | 第96页 |
| ·管系总体刚度矩阵和管系节点载荷矩阵 | 第96-97页 |
| ·边界约束条件的处理 | 第97-98页 |
| ·方程求解 | 第98页 |
| ·程序验证 | 第98-100页 |
| ·基于壳单元模型的空气导管建模 | 第100-103页 |
| ·模型的简化和假设 | 第100页 |
| ·管系建模 | 第100-102页 |
| ·网格划分 | 第102-103页 |
| ·模型求解 | 第103页 |
| ·基于实体模型的关键部位建模 | 第103-106页 |
| ·结构模型 | 第103页 |
| ·网格划分 | 第103-104页 |
| ·物性参数和边界条件 | 第104-105页 |
| ·结果分析 | 第105-106页 |
| ·基于有限元的管系设计影响因素分析 | 第106-116页 |
| ·应力校核标准 | 第106-108页 |
| ·飞行加速度 | 第108-109页 |
| ·管内气体压力 | 第109-110页 |
| ·管内气体温度 | 第110页 |
| ·管道附件布置位置 | 第110-116页 |
| ·法兰布置位置对管系应力特性的影响 | 第110-113页 |
| ·球形接头布置位置对管系应力特性的影响 | 第113-116页 |
| ·本章小结 | 第116-117页 |
| 第五章 引气系统的安全设计及疲劳特性分析 | 第117-138页 |
| ·引气系统应力安全设计 | 第117-133页 |
| ·管系区域划分 | 第117-118页 |
| ·假设和说明 | 第118页 |
| ·承重吊架的布置 | 第118-119页 |
| ·梁单元计算 | 第119-120页 |
| ·应力和位移计算 | 第119-120页 |
| ·初步应力和位移补偿设计 | 第120-126页 |
| ·工况 1 下的应力和位移补偿设计 | 第120-124页 |
| ·工况 2 下的应力和位移补偿设计 | 第124-126页 |
| ·校核所有工况 | 第126-127页 |
| ·部件校核 | 第127-129页 |
| ·管路优化设计 | 第129-131页 |
| ·管路壳单元校核 | 第131-133页 |
| ·网格划分 | 第131-132页 |
| ·计算结果 | 第132-133页 |
| ·疲劳特性 | 第133-137页 |
| ·疲劳分析流程 | 第134页 |
| ·疲劳分析曲线 | 第134-136页 |
| ·算例 | 第136-137页 |
| ·本章小结 | 第137-138页 |
| 第六章 空气导管泄漏探测系统设计与实验研究 | 第138-162页 |
| ·国外探测系统设计原理及缺陷 | 第138-140页 |
| ·典型飞机的泄漏探测系统布置 | 第138-139页 |
| ·传感元件的工作原理 | 第139-140页 |
| ·探测系统的缺陷 | 第140页 |
| ·泄漏故障定位方法 | 第140页 |
| ·改进的管路泄漏探测系统 | 第140-144页 |
| ·改进方案 1 | 第140-142页 |
| ·改进方案 2 | 第142-143页 |
| ·改进方案 | 第143-144页 |
| ·泄漏探测系统实验台搭建设计与制作 | 第144-148页 |
| ·实验装置与系统 | 第144-145页 |
| ·数据采集系统 | 第145-147页 |
| ·试验数据采集装置 | 第146页 |
| ·数据采集硬件 | 第146-147页 |
| ·数据采集软件 | 第147页 |
| ·实验误差 | 第147-148页 |
| ·绝热层设计算法验证实验 | 第148页 |
| ·探测线性能实验 | 第148-150页 |
| ·实验过程 | 第149页 |
| ·实验结果 | 第149-150页 |
| ·泄漏性能实验及数值模拟 | 第150-158页 |
| ·实验过程 | 第150-151页 |
| ·泄漏数值模拟与实验结果比较 | 第151-156页 |
| ·小孔泄漏模型推导 | 第156-158页 |
| ·泄漏探测系统的优化设计 | 第158-160页 |
| ·空气绝热层挡板的设计 | 第158-159页 |
| ·导流通道的设计 | 第159-160页 |
| ·本章小结 | 第160-162页 |
| 第七章 结论与展望 | 第162-166页 |
| ·本文的研究结论 | 第162-164页 |
| ·本文创新点 | 第164页 |
| ·后续工作及展望 | 第164-166页 |
| 参考文献 | 第166-173页 |
| 致谢 | 第173-174页 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 | 第174-176页 |
| 附录 1 引气方式及其气流分布 | 第176-184页 |
| 附录 2 不同探测条件下的温度分布图 | 第184-188页 |
