某型涡扇航空发动机双转子—轴承系统动力学特性分析
发布时间：2021-02-01 15:21
航空发动机作为一种高转速、强耦合的热力机械,其核心技术一直是各国竞相追求的目标。航空发动机常采用双转子结构,国内外研究者对该结构的动力学分析方兴未艾。本文改进了整体传递矩阵法,针对某型涡扇航空发动机双转子-轴承系统动力学特性进行计算分析并仿真验证,主要研究双转子-轴承系统临界转速、轴承刚度对临界转速影响程度、双转子-轴承系统各阶振型及双转子-轴承系统不平衡响应。改进了整体传递矩阵法,并推导出耦合大单元的传递矩阵。通过改进使整体传递矩阵法在运算过程中包含了轮盘厚度,提高了动力学特性分析精度。研究了单盘双转子算例在计入、不计入轮盘厚度两种情况下的临界转速、各阶振型及不平衡响应,结果表明计入轮盘厚度的整体传递矩阵法计算结果更接近于仿真结果,并且误差减小程度比较明显。建立AЛ-31Ф发动机双转子-轴承系统简化模型。结合AЛ-31Ф发动机整体结构图,分别建立高、低压转子的计算简化模型和结构简化模型,并识别模型中各结构尺寸参数。根据两转子间轴承耦合关系,建立该型发动机双转子-轴承系统简化模型。分析AЛ-31Ф发动机双转子-轴承系统的临界转速及各阶振型。计算双转子-轴承系统临界转速及各阶振型,研究各...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
AЛ-31Ф发动机结构总图
图中两转子在工作过程中有着很强的耦合作用。转子中介轴承支位置、支承刚度的不同，密切影响着其动力学特性的计算分析结果。此在对该类航空发动机建模时，应使其计算简化模型尽量好的反应出动机的动力学特性、结构简化模型可能地贴近发动机的实体结构，同还要应用等效方法，使结构简化模型尽量简化，以便于编程计算。另外在发动机转子动力学分析过程中，一般将该类系统视为线性系统，整系统的振动可由各个不平衡力独自激起的振动量叠加而成[8-9]。
子结构传递矩阵法将同轴多转子中的每一个转子划分为若干个子，用待求外力代替各个子结构接触面上的系统内力，再利用在子结接触面处位移相等的条件建立方程作为补充条件，然后再进行求解用的算法有阻抗耦合法、分振型综合法和直接积分法等[33]。沈存五、葛庆等人用子结构传递矩阵法计算分析了一种复杂的具心拉杆结构的转子-轴承系统，并将计算结果与实验结果对比，证明结构传递矩阵法可以解决这种复杂结构的转子-支承系统的临界转算问题[34-35]。项松、王克明等人利用子结构传递矩阵法对某转子系力特性进行了计算分析，分析过程中改变不同位置的支承刚度，得承支承刚度对该转子临界转速的影响程度[36]。杨海根、芮筱亭等人了分布式并行计算的原理和方法，将分布式并行计算环境引入到多统传递矩阵法计算中，针对变截面梁的多体系统传递矩阵法动力学算例，设计了并行算法，分析了单机多核和分布式网络环境对计算的影响，大幅度地提高了计算效率[37]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]单支撑1000MW超超临界汽轮机轴系不平衡响应分析[J]. 高庆水,邓小文,张楚,刘石,杨建刚. 振动与冲击. 2014(14)
[2]Feature analysis on US military aircraft engine advanced technology programs[J]. LIANG Chun-hua,SUN Ming-xia,LIU Hong-xia. 航空动力学报. 2014(07)
[3]Influence of bending rigidity of submerged vegetation on local flow resistance[J]. 吴龙华,杨校礼. Journal of Hydrodynamics. 2014(02)
[4]Dynamics of Rotor Drop on New Type Catcher Bearing[J]. 金超武,朱益利,徐龙祥,蒋磊,周来水. Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics. 2014(01)
[5]多体系统传递矩阵法分布式并行计算研究[J]. 杨海根,芮筱亭,刘怡昕,张建书,何斌. 振动工程学报. 2014(01)
[6]A Single Mooring System with Sag-Extensibility and Flexural Rigidity Applied to Offshore Platform[J]. M.-C. Tsai,Hsien Hua Lee,Jun-Yen Lee,S.-S. Hsiao. China Ocean Engineering. 2013(03)
[7]改进的结构振动传递矩阵法[J]. 万浩川,李以农,郑玲. 振动与冲击. 2013(09)
[8]Investigation of the dynamic characteristics of a dual rotor system and its start-up simulation based on finite element method[J]. Zhong-xiu FEI,Shui-guang TONG,Chao WEI. Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2013(04)
[9]整体传递矩阵法求解双转子系统临界转速的改进[J]. 徐可君,张龙平. 海军航空工程学院学报. 2013(02)
[10]Influence of linearly varying density and rigidity on torsional surface waves in inhomogeneous crustal layer[J]. S.GUPTA,S.KVISHWAKARMA,D.K.MAJHI,S.KUNDU. Applied Mathematics and Mechanics（English Edition）. 2012(10)
本文编号：3012986
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
AЛ-31Ф发动机结构总图
图中两转子在工作过程中有着很强的耦合作用。转子中介轴承支位置、支承刚度的不同，密切影响着其动力学特性的计算分析结果。此在对该类航空发动机建模时，应使其计算简化模型尽量好的反应出动机的动力学特性、结构简化模型可能地贴近发动机的实体结构，同还要应用等效方法，使结构简化模型尽量简化，以便于编程计算。另外在发动机转子动力学分析过程中，一般将该类系统视为线性系统，整系统的振动可由各个不平衡力独自激起的振动量叠加而成[8-9]。
子结构传递矩阵法将同轴多转子中的每一个转子划分为若干个子，用待求外力代替各个子结构接触面上的系统内力，再利用在子结接触面处位移相等的条件建立方程作为补充条件，然后再进行求解用的算法有阻抗耦合法、分振型综合法和直接积分法等[33]。沈存五、葛庆等人用子结构传递矩阵法计算分析了一种复杂的具心拉杆结构的转子-轴承系统，并将计算结果与实验结果对比，证明结构传递矩阵法可以解决这种复杂结构的转子-支承系统的临界转算问题[34-35]。项松、王克明等人利用子结构传递矩阵法对某转子系力特性进行了计算分析，分析过程中改变不同位置的支承刚度，得承支承刚度对该转子临界转速的影响程度[36]。杨海根、芮筱亭等人了分布式并行计算的原理和方法，将分布式并行计算环境引入到多统传递矩阵法计算中，针对变截面梁的多体系统传递矩阵法动力学算例，设计了并行算法，分析了单机多核和分布式网络环境对计算的影响，大幅度地提高了计算效率[37]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]单支撑1000MW超超临界汽轮机轴系不平衡响应分析[J]. 高庆水,邓小文,张楚,刘石,杨建刚. 振动与冲击. 2014(14)
[2]Feature analysis on US military aircraft engine advanced technology programs[J]. LIANG Chun-hua,SUN Ming-xia,LIU Hong-xia. 航空动力学报. 2014(07)
[3]Influence of bending rigidity of submerged vegetation on local flow resistance[J]. 吴龙华,杨校礼. Journal of Hydrodynamics. 2014(02)
[4]Dynamics of Rotor Drop on New Type Catcher Bearing[J]. 金超武,朱益利,徐龙祥,蒋磊,周来水. Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics. 2014(01)
[5]多体系统传递矩阵法分布式并行计算研究[J]. 杨海根,芮筱亭,刘怡昕,张建书,何斌. 振动工程学报. 2014(01)
[6]A Single Mooring System with Sag-Extensibility and Flexural Rigidity Applied to Offshore Platform[J]. M.-C. Tsai,Hsien Hua Lee,Jun-Yen Lee,S.-S. Hsiao. China Ocean Engineering. 2013(03)
[7]改进的结构振动传递矩阵法[J]. 万浩川,李以农,郑玲. 振动与冲击. 2013(09)
[8]Investigation of the dynamic characteristics of a dual rotor system and its start-up simulation based on finite element method[J]. Zhong-xiu FEI,Shui-guang TONG,Chao WEI. Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2013(04)
[9]整体传递矩阵法求解双转子系统临界转速的改进[J]. 徐可君,张龙平. 海军航空工程学院学报. 2013(02)
[10]Influence of linearly varying density and rigidity on torsional surface waves in inhomogeneous crustal layer[J]. S.GUPTA,S.KVISHWAKARMA,D.K.MAJHI,S.KUNDU. Applied Mathematics and Mechanics（English Edition）. 2012(10)
本文编号：3012986
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