水介质中的转子动力学建模及模态分析研究

发布时间：2017-10-03 22:06

  本文关键词：水介质中的转子动力学建模及模态分析研究

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【摘要】：旋转机械在生产生活中被广泛应用，其转子的振动特性直接关系到设备的安全运行。模态分析是一种高效准确的分析方法，广泛用于分析旋转机械转子的振动特性。国内外已经有许多学者针对风机、汽轮机的转子动力学特性进行了大量的研究，然而水泵的工作介质是水而不是空气，，当转轮因为某种激励而产生振动时，会带动其周围的液体一起振动，液体的振动反过来也会对转子的振动特性造成影响。 本文针对轴流泵的特点，根据升力法设计出了轴流泵的叶片和转子，并对模型进行了适当的简化。考虑到周围的水介质因素，分别建立了叶片和转子在空气介质和水介质中的转子动力学模型，分析计算出了叶片和转子在空气中和水介质中的模态，通过对比分析，揭示了水介质对转子的振动特性的影响。 在实际应用中，转子并不总是在设计工况运行，在转速变化过程中，转子尤其是叶片要承受比较大的离心力。当周围有液体介质时，转速不同，转子对周围液体的作用也会不同，液体反过来又会影响转子的振动特性。本文将转速和水介质因素一起研究来分析其对转子振动特性的影响。通过计算对比，发现离心力主要影响转子的低频振动，而在水介质中，离心力对振动频率的影响比在空气介质中的小得多。 为了进一步分析水介质对转子模态的影响，设计并进行了基于水介质的转子模态试验，试验结果不仅说明了水介质会影响转子的模态频率，而且揭示了不同的水域边界条件对转子模态频率的影响是有差异的。
【关键词】：叶片 转子 模态 水介质 离心力
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH312
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 本课题的研究背景和意义8-10
• 1.2 国内外研究现状及特点10-15
• 1.3 本课题的主要研究内容15-16
• 2 基于水介质的转子动力学建模16-33
• 2.1 转子几何模型的建立16-26
• 2.2 转子有限元模型的建立26-33
• 3 转子湿模态分析研究33-45
• 3.1 湿模态概述33-34
• 3.2 湿模态分析方法34-37
• 3.3 无水介质时的模态分析37-39
• 3.4 水介质影响下的模态分析39-42
• 3.5 水介质对模态的影响42-45
• 4 水介质和运动情况对模态的影响45-51
• 4.1 不同转速下转子在空气中的模态分析45-47
• 4.2 不同转速下转子在水中的模态分析47-49
• 4.3 结论分析49-51
• 5 转子模态试验与分析51-58
• 5.1 试验模型及其模态分析51-53
• 5.2 试验过程53-54
• 5.3 试验结果与分析54-58
• 6 总结与展望58-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-64
• 附录 攻读学位期间发表的学术论文64

【参考文献】

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本文编号：966958