64、简化火焰管热声联合载荷分析与实验验证及 CFRP T 形加筋板仿真测试研究

简化火焰管热声联合载荷分析与实验验证及 CFRP T 形加筋板仿真测试研究

1 简化火焰管研究背景与实验概况

航空发动机燃烧室在整个生命周期中承受着恶劣的环境载荷，火焰管作为燃烧发生的关键部件，是轴向较短的圆柱形薄壳结构，采用一端夹紧、一端部分固定的安装方式，基本避免了整体热屈曲。但火焰管承受的载荷复杂，热载荷、声载荷和基础载荷相互叠加，振动引起的高周疲劳成为其主要失效模式，限制了燃烧室乃至发动机的寿命。

由于实际火焰管结构和载荷环境复杂，在实验室进行实验研究困难且不经济，因此设计了一种简化火焰管，用于热声联合载荷下的分析技术研究和实验验证。

1.1 简化火焰管设计

简化火焰管是直径 210mm、长度 305mm、厚度 1.5mm 的圆柱管，管中部有 4 个直径 11mm 的典型孔，用于模拟实际火焰管的主孔，引入应力集中。测试试样由镍基高温合金 GH5188 制成，其不同温度下的力学性能如下表所示：
| 温度 (°C) | 热导率 K (W/°C) | 热膨胀系数 α (10⁻⁶ °C⁻¹) | 弹性模量 E (GPa) | 泊松比 μ | 密度 ρ (kg/m³) |
| — | — | — | — | — | — |
| 0 | 15.4 | 11.4 | 213 | 0.3 | 9090 |
| 100 | 16.3 | 11.8 | 205 | 0.305 | 9090 |
| 200 | 17.2 | 12.4 | 195 | 0.309 | 9090 |
| 450 | 20.1 | 13.7 | 170 | 0.320 | 9090 |
| 800 | 22.6 | 14.