剛性轉子在氣流力和油膜力作用下的非線性動力學特性.pdf

1、大型旋轉機械是現(xiàn)代工業(yè)社會中的關鍵設備之一,而其中存在的諸多非線性激勵因素是大型旋轉機械中的關鍵因素.事實表明,旋轉機械重大事故多半是由于亞諧(低頻)振動失穩(wěn)引起的,因此對非線性激勵因素作用下轉子系統(tǒng)的亞諧振動失穩(wěn)機理分析是轉子動力學研究中的重要課題之一. 氣流激振是汽輪機轉子穩(wěn)定性研究的重要問題,特別是對超臨界和超超臨界汽輪機轉子,這一問題更為突出.目前,對這一問題的研究多限于氣流力模型本身,而對非線性氣流激振機理的研究相對較

2、少,特別是同時考慮氣流激振和油膜失穩(wěn)的研究基本尚未開展. 本文應用非線性動力學理論和方法,以短軸承支撐的剛性Jeffcott轉子系統(tǒng)作為研究對象,研究了在這兩種非線性力作用下轉子的穩(wěn)定性.論文工作包括以下幾部分: 1. 對油膜失穩(wěn)和氣流激振的研究現(xiàn)狀進行綜述: 2. 建立了不平衡剛性Jeffcott轉子在非線性油膜力和非線性氣流力作用下的無量綱運動微分方程； 3. 用多尺度法推導出系統(tǒng)的平均方程,然后對其在臨界點

3、處的1/2亞諧分岔性態(tài)進行研究.研究發(fā)現(xiàn),當氣流相對進氣速度V增大時,轉子系統(tǒng)的臨界失穩(wěn)轉速提前；無量綱質量調諧參數(shù)μ<,1>增大時,自由振動的振幅隨之增大,而其臨界失穩(wěn)轉速也隨之提前； 4. 利用數(shù)值積分方法得到了系統(tǒng)在不同參數(shù)域中的分岔圖,以及一定參數(shù)下轉子運動的相圖、Poincare映射、時間歷程曲線、軸心軌跡以及頻譜圖.結果表明,在相對進氣速度V為定值時,隨著轉速的增大,出現(xiàn)周期運動和混沌運動多次交替出現(xiàn)的復雜運動特性.