臺灣博碩士論文加值系統

本論文之主要目標在使用電腦輔助工程分析軟體來分析一組常見之低旁通比渦輪噴射引擎葉片以了解其對噪音的影響。本研究首先使用電腦輔助工程設計軟體Pro/E Wildfire 4.0為前處理器以建構與修改扇葉特徵。另外，在分析過程中，除將這些扇葉轉入電腦輔助工程分析軟體ANSYS Workbench，並以其計算流體力學模組CFX及結構分析模組Simulation進行流場、噪音及結構共振之分析。
其次，將分析所得的葉片自然頻率、等效應力，及其周遭流場速度與噪音分佈值的進行比較。最後，本研究確定採用前掠葉尖的扇葉可降低數個dB的噪音量並且仍可維持原有的空氣動力性能。

The main objective of this work is to use CAE software to analyze the aeroacoustic noise of a set of regular low-bypass turbofan engine’s blades. Firstly, we apply CAD software, named Pro/E Wildfire 4.0, as the preprocessor to construct and modify the geometries of the fan blades. Then, in solving procedure, we transfer these blades into ANSYS Workbench and solve the structural strengths, vibration frequencies and flow properties by using its CFD modulus “CFX” and structural modulus “Simulation”.
Secondly, we compare the resulting natural frequencies, equivalent stresses of the blades, also the velocities and noises in the surrounding flow field. Finally, we confirm that the forward-swept blade can cut down several dB of the aeroacoustic noise and still maintain the original aerodynamic performances.

誌謝 I
摘要 II
ABSTRACT III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 XIII
第一章、緒論 1
第1.1節 研究動機 1
第1.2節 文獻回顧 2
第1.3節 研究方法 3
第1.4節 組織章節 4
第三章、基礎理論 6
第2.1節 噪音與流場分析 6
第2.1.1節 聲波(Acoustic Wave)與波動方程式 6
第2.1.2節 航空噪音(Aeroacoustics)分析 11
第2.1.3節 RANS方程式 13
第2.1.4節 K-Epsilon方程式 13
第2.2節 流場統御方程式與數值方法 14
第2.3節 振動學 16
第2.3.2節 動態頻率分析(Dynamic Analysis) 17
第2.3.3節 動旋轉軟化效應 19
第2.3.4節 應力強化剛性 19
第2.4節 有限元素法及網格 21
第2.4.6節 元素種類 22
第2.4.7節 結構性網格與非結構性網格 23
第2.5節 ANSYS CFX與ANSYS WORKBENCH介紹 24
第三章、扇葉設計 25
第3.1節葉片設計 25
第3.1.2節 葉片參數化設計 26
第3.1.3節 繪製新的風扇 29
第四章、扇葉流場與噪音分析 32
第4.1建構靜止區域與旋轉區域 33
第4.2節 CFX網格之建構 36
第4.3節 CFX邊界條件設定 39
第4.4節 流場計算結果檢視 44
第4.4.2節噪音分析 47
第五章、扇葉結構振動分析 51
第5.1節 網格之建構 53
第5.2節 振動分析邊界條件之設定 54
第5.3節 振動分析結果檢視 55
第六章、結論與未來展望 62
第6.1節 結論 62
第6.2節 未來展望 62
參考文獻: 64
附錄一、翼剖面各點做標 66
附錄二、各扇葉流線圖 67
附錄三、TI-6-2-4-2完整材料物性表 70
附錄四、各扇葉模態圖 71
附錄五、各扇葉應力應變圖 85

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