燃氣輪機彈性盤-柔性軸轉子系統(tǒng)非線性動力學特性研究.pdf

1、隨著國家對裝備制造的不斷重視，在最近出臺的十大產業(yè)振興計劃中，裝備制造業(yè)作為國家的支柱產業(yè)在國民經濟中發(fā)揮著非常重要的作用。燃氣輪機作為裝備制造業(yè)重大設備，其容量不斷增大，旋轉速度不斷提高，由于盤軸耦合作用引發(fā)的轉子振動問題日益突出，因此研究彈性盤-柔性軸轉子系統(tǒng)的振動特性有重要的工程意義。
　　本文首先利用模態(tài)綜合法建立了多彈性盤-柔性軸轉子系統(tǒng)的動力學微分方程，分析比較了彈性盤-柔性軸轉子系統(tǒng)和剛性盤-柔性軸轉子系統(tǒng)模型的固有

2、特性的差異，得出由于圓盤彈性對于轉子系統(tǒng)固有頻率和振型的影響:盤軸耦合振動將使轉子系統(tǒng)的固有頻率降低，隨著自轉角速速增大，其效果更加明顯。在單彈性盤-柔性軸轉子的基礎上，分析了雙彈性盤-轉子系統(tǒng)的動力學模型，得到了雙彈性盤-柔性軸轉子系統(tǒng)的固有振型，并討論了雙盤之間間距對轉子系統(tǒng)固有頻率的影響。
　　考慮到capone模型具有較好的收斂性和數(shù)值精度，本文采用capone模型模擬滑動軸承的油膜力，并利用虛功原理和模態(tài)綜合法建立了含有

3、油膜反力的轉子系統(tǒng)的動力學微分方程，使用Runge-Kutta方法對該滑動軸承-彈性盤-柔性軸轉子系統(tǒng)進行非線性動力學分析計算，討論了自轉角速度對于轉子系統(tǒng)非線性動力學特性的影響，得出轉子系統(tǒng)中不同點進入混沌狀態(tài)的順序。
　　由于Muszynska模型具有較好的概括性及較大的適用范圍，本文采用Muszynska模型模擬轉子系統(tǒng)所受到的非線性氣流激振力，通過虛功原理和模態(tài)綜合法建立了受到氣流激振力作用的彈性盤-柔性軸轉子系統(tǒng)的動力學

4、方程，并使用Runge-Kutta方法對轉子系統(tǒng)進行數(shù)值仿真分析，討論了自轉角速度、偏心量、支撐剛度、支撐阻尼以及轉子系統(tǒng)幾何參數(shù)等對于系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。
　　利用矢量力學的方法表述了受基礎激勵的懸臂旋轉彈性薄板的空間位移，采用基爾霍夫薄板假設、哈密頓原理和梁函數(shù)組合法建立了受基礎激勵的懸臂旋轉彈性薄板的動力學模型。利用正則攝動方法對懸臂旋轉薄板在受正弦基礎激勵作用下的響應進行了分析，得到了彈性薄板振動的解析解，并利用差分法對薄板

5、進行了數(shù)值計算，通過對比解析解和數(shù)值解的計算結果，驗證了解析方法的正確性。分析并得到了懸臂旋轉彈性薄板的固有頻率和固有振型。
　　本文綜合考慮了燃氣輪機轉子系統(tǒng)中常見的盤軸耦合特性、油膜力、氣流激振力，建立了較符合實際工況下的燃汽輪機盤軸轉子系統(tǒng)的動力學模型，分析和討論了相關參數(shù)對于轉子系統(tǒng)動力學特性和穩(wěn)定性的影響，并且分析了受基礎激勵的葉片旋轉薄板模型的動力學響應，對于燃氣輪機轉子系統(tǒng)中的力學問題具有較全面的概括和分析，對于燃氣