某发动机转子系统的动力学容差设计方法

发布时间：2019-08-08 18:39

【摘要】：随着科学技术的发展,转子系统朝着转速越来越快、负荷越来越大、温度越来越高的方向发展,不确定性问题变得日益突出。对于航空发动机而言,由于其结构复杂、零部件众多,不确定因素对其性能的影响更是十分显著。因此,通过容差设计的方法来处理不确定性问题具有重要意义。本文对转子动力学容差设计方法进行研究,过程分为两个阶段。第一阶段为含噪声参数的容差设计方法与应用研究。该方法以Taguchi法为基础,考虑系统中的噪声参数与设计参数自身不确定性,形成“系统设计-参数设计-容差设计”的流程,最终以给定合理容差范围的方式控制系统质量与成本。通过某单转子算例表明含噪声参数的容差设计方法可以较好地抑制系统的振动响应。考虑某航空发动机低压转子上存在不平衡量,支承刚度存在不确定性波动,利用容差设计的方法对整机振动响应进行控制,蒙特卡洛仿真结果表明通过容差设计发动机整机振动响应合格率得到了明显提高。第二阶段为容差设计理论与方法的试验验证。验证过程分为两个部分,以某单转子试验器为研究对象,对含噪声参数的容差设计方法进行了验证,结果证明了该方法的有效性。之后将验证过程引入某航空发动机高压转子系统中。验证结果表明容差设计理论可以较好地控制航空发动机振动响应,使之满足设计要求。
【图文】：

图 2.1 多项式混沌展开法流程PCE 基础上引入基于多元广义多项式混沌的自适应法中低程度分段展开的效率较高。然而，，很多研展开和随机响应的收敛性，大多数利用经典的多目标频率范围内的精确响应。了转子系统不确定参数的量化、建模及计算方法，能够较好地模拟真实情况，因此在之后容差设仿真计算。接下来以一个简单转子为例，介绍采的影响的过程。该转子采用有限元法建模，整个转子分为六个轴a，剪切模量 G=81.2 GPa，密度 =7810 Kg/m3。实）分别位于 3 号节点和 5 号节点，外径为 0.28 m）刚度均为 108N/m，分别位于 1 号和 7 号节点。

图 2.2 某单转子模型计算该转子在未考虑不确定性因素时的动力学特性。转子转速范围为 0-10000内各阶临界转速见表 2.1，节点 1-节点 7 的响应曲线如图 2.3 和图 2.4 所示幅值见表 2.2。表 2.1 临界转速阶数 反进动 正进动一阶（rev/min） 1078.17 1099.62二阶（rev/min） 4031.91 4292.73表 2.2 支承振动响应支承 前支承 后支承振动响应幅值(mm/s) 24.76 24.76
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V231.96

【参考文献】

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本文编号：2524531