基于ANSYS的涡轮增压器转子系统动力学特性研究

发布时间：2016-12-26 21:54

本文关键词：基于ANSYS的涡轮增压器转子系统动力学特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

《中北大学》 2014年

基于ANSYS的涡轮增压器转子系统动力学特性研究

殷勍

【摘要】：涡轮增压器可通过提高气缸中的空气密度，增加气缸中的燃烧效率，在不需要消耗更多能源的基础上，有效提高发动机的功率，达到降低油耗，节约能源的效果。随着涡轮增压器在汽车、航空领域的应用日趋广泛，人们对其使用过程中的耐用性、稳定性提出了更高的要求。因此，对转子系统动力性能的研究，具有很大的意义。本文以仿真研究为主，针对某型号涡轮增压器转子系统的动力学特性，建立了数学模型，并对其进行了临界转速分析，不平衡响应分析和稳定性分析。首先从理论上推导了转子动力学分析中，转子-轴承系统的一般数学建模处理方法。采用离散化建模思想，对阶梯轴的质量集总方法和轴承的简化模型进行了理论公式的推导。利用有限元分析的思想，分析了转子-轴承系统动力学中振动方程以及临界转速的求解方法。其次通过solidworks三维建模软件，建立了涡轮增压器转子-轴承系统的实体模型。在有限元分析软件ANSYS中对转子系统进行了模态分析，求解了该模型的临界转速。与实验结果进行对比，验证了仿真结果的正确性，并得出转子系统工作转速与二阶临界转速过于接近的结论。对转子系统进行简化，在此基础上，，分析了涡轮叶轮材料密度、轴承跨距以及轴承刚度对其临界转速的影响。提出当轴承刚度取k105Nm时，其工作转速远离转子系统临界转速的结论。最后利用有限元思想建立了转子系统不平衡响应的理论基础。针对简化后的模型，对转子系统的不平衡响应做了分析，求解出该转子系统在稳态和瞬态作用下的不平衡响应。分析了引起转子系统失稳现象发生的因素，以Jefcott转子为例研究了转子不稳定现象发生的原因。针对粘性阻尼系统模型，推导了其稳定性判据，得出转子系统的失稳转速。

【关键词】：
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TK401
【目录】：

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