发动机双转子碰摩动力学分析及优化与转子同步

发布时间：2021-12-17 23:26

　　为了更准确地建立双转子系统动力学模型,将双转子-弹性支承系统中机匣、内转子、外转子及弹性支承分为若干节点;推导了包含碰摩力的双转子有限元动力学方程。研究了在发生突加不平衡时,同转、对转两种情况下内转子、外转子的碰摩力变化及非线性动力学响应。然后,从实际结构出发,采用滚珠轴承代替弹性支承,建立了双转子-滚珠轴承耦合动力学模型,分析了在滚珠轴承支承下双转子系统的碰摩力及响应变化,以及碰摩参数对于非线性响应的影响。接着,对非线性动力学系统的同步、预测同步,以及在转子动力学测量中的应用进行了研究;最后,开展了同转、对转双转子系统及发动机动力涡轮转子的多目标优化研究。主要研究工作及成果有:1)建立了弹性支承-双转子系统动力学模型,推导了包含碰摩力的有限元方程,对其进行了求解,得到了其碰摩力及响应变化特征;分析了内外转子同转、对转两种情况下,突加不平衡对于转子与机匣间碰摩力及转子动力学响应的影响;分析了突加不平衡量、碰摩刚度、碰摩间隙、摩擦因数等对此双转子系统的动力学响应的影响,发现响应中存在着丰富的非线性响应。2)针对滚动轴承-双转子模型,考虑突加不平衡与碰摩力,推导了其有限元动力学方程,并进行...

【文章来源】： 西北工业大学陕西省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：124 页

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 双转子系统动力学研究
    1.3 转子的碰摩动力学研究
    1.4 非线性动力学同步及转子同步研究
    1.5 转子优化研究进展
    1.6 本文主要研究内容
第二章 双转子系统的建模
    2.1 引言
    2.2 双转子系统动力学建模
        2.2.1 模型示意图
        2.2.2 转子分段建模的处理方法
        2.2.3 模型的运动微分方程
        2.2.4 计算参数
    2.3 双转子系统的特性
    2.4 本章小结
第三章 双转子突加不平衡时碰摩力及非线性动力学响应分析
    3.1 引言
    3.2 突加不平衡量为参数的碰摩分析与非线性响应
        3.2.1 同转双转子系统
        3.2.2 对转双转子系统
    3.3 以碰摩刚度为参数的碰摩力及响应变化
        3.3.1 同转双转子系统
        3.3.2 对转双转子系统
    3.4 以碰摩间隙为参数的碰摩力与响应变化
        3.4.1 同转双转子系统
        3.4.2 对转双转子系统
    3.5 以碰摩摩擦因数为参数的碰摩
        3.5.1 同转双转子系统
        3.5.2 对转双转子系统
    3.6 本章小结
第四章 滚动轴承下双转子系统突加不平衡时的碰摩响应
    4.1 引言
    4.2 滚动轴承模型
    4.3 以突加不平衡量为参数的碰摩动力学分析
        4.3.1 同转双转子系统
        4.3.2 对转双转子系统
    4.4 以碰摩刚度为参数的碰摩动力学分析
        4.4.1 同转双转子系统
        4.4.2 对转双转子系统
    4.5 以碰摩间隙为参数的碰摩动力学分析
        4.5.1 同转双转子系统
        4.5.2 对转双转子系统
    4.6 以动静摩擦因数为参数的碰摩动力学分析
        4.6.1 同转双转子系统
        4.6.2 对转双转子系统
    4.7 本章小结
第五章 非线性动力学同步及在转子中的应用
    5.1 引言
    5.2 一类动力学系统通过函数耦合实现混沌同步
        5.2.1 理论推导
        5.2.2 仿真计算
    5.3 一类高维动力学系统的混沌预测同步实现方法研究
        5.3.1 理论分析
        5.3.2 仿真计算
    5.4 转子系统的动力学同步控制方法
        5.4.1 理论分析
        5.4.2 理论分析
        5.4.3 仿真计算
        5.4.4 转子同步结果的讨论
    5.5 本章小结
第六章 双转子系统及发动机动力涡轮多目标优化分析
    6.1 航空发动机双转子系统支承刚度优化设计
        6.1.1 航空发动机同转双转子系统支承刚度优化设计
            6.1.1.1 支承刚度K₁的Pareto分析
            6.1.1.2 支承刚度K₂的Pareto分析
            6.1.1.3 支承刚度K₃的Pareto分析
            6.1.1.4 支承刚度K₄的Pareto分析
            6.1.1.5 支承刚度K₁、K₂、K₃、K₄的Pareto分析
            6.1.1.6 支承刚度K₁、K₂、K₃、K₄ 的优化分析
        6.1.2 航空发动机对转双转子系统支承刚度优化设计
            6.1.2.1 支承刚度K₁的Pareto分析
            6.1.2.2 支承刚度K₂的Pareto分析
            6.1.2.3 支承刚度K₃的Pareto分析
            6.1.2.4 支承刚度K₄的Pareto分析
            6.1.2.5 支承刚度K₁、K₂、K₃、K₄的Pareto分析
            6.1.2.6 支承刚度K₁、K₂、K₃、K₄ 的优化分析
    6.2 动力涡轮转子的优化设计
        6.2.1 动力涡轮转子的实体建模
        6.2.2 动力涡轮转子的多目标优化
            6.2.2.1 考虑转子动力学响应的多目标优化
            6.2.2.2 考虑转子振动与轴应力的多目标优化
            6.2.2.3 转子支承刚度与位置为变量的多目标优化
    6.3 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 论文工作总结
    7.2 未来研究工作展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表的学术论文和参加科研情况
攻读博士学位期间参与的项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]航空发动机叶片-机匣碰摩摩擦热效应仿真分析 [J]. 赖少将,李舜酩,闻静.  航空发动机. 2017(01)
[2]航空发动机双转子系统碰摩故障振动特性研究 [J]. 欧阳运芳,明阳.  机械工程师. 2016(11)
[3]双盘转子系统优化算法与试验 [J]. 黄晶晶,郑龙席,刘钢旗,梅庆.  航空动力学报. 2016(01)
[4]转子耦合摆系统的同步行为理论研究 [J]. 方潘,侯勇俊,张丽萍,杜明俊,张梦媛.  物理学报. 2016(01)
[5]含碰摩故障的转子-盘片-机匣系统动力学特性分析 [J]. 马辉,吴志渊,太兴宇,闻邦椿.  航空动力学报. 2015(08)
[6]反向旋转双转子系统滞后特性分析 [J]. 符毅强,陈予恕,侯磊,李忠刚.  振动与冲击. 2015(15)
[7]航空发动机整机动力学模型建立与振动特性分析 [J]. 张大义,刘烨辉,洪杰,马艳红.  推进技术. 2015(05)
[8]某型涡扇发动机高压转静子碰摩故障研究 [J]. 何俊杰,高晓果,姜广义,刘洋.  航空发动机. 2015(01)
[9]高维双转子系统的碰摩响应特性研究 [J]. 罗贵火,杨喜关,王飞.  振动工程学报. 2015(01)
[10]不同轴承支撑下碰摩转子系统的动力学特性 [J]. 张娅,王维民,杨佳丽,江志农.  振动.测试与诊断. 2014(06)

博士论文
[1]大型汽轮发电机组转子-支承系统动态优化设计研究[D]. 姚学诗.南京航空航天大学. 2002

硕士论文
[1]航空发动机双转子碰摩动力学研究[D]. 王国胜.哈尔滨工业大学. 2010
[2]某型航空发动机整机振动特性分析[D]. 王海涛.南京航空航天大学. 2010
[3]含碰摩故障的航空发动机整机振动建模与分析[D]. 周海仑.南京航空航天大学. 2009



本文编号：3541158