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汽流激振下转子—轴承系统的稳定性

作 者: 赵亚杰
导 师: 胡超
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 一般力学与力学基础
关键词: 汽流激振力 油膜力 稳定性 Poincare映射 分岔
分类号: TH113.1
类 型: 硕士论文
年 份: 2006年
下 载: 287次
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内容摘要


作为一种基础工业设施,大型旋转机械已经成为国家工业的关键设备之一。旋转机械向着高速化、高效化的方向发展,因此,对于旋转机械的动力特性、可靠性及稳定性,人们也提出了更高的要求,这些现实要求促进了转子动力学的发展。随着现代非线性动力学理论的发展,非线性动力学理论与转子动力学越来越紧密的结合在一起,这使得转子动力学的研究也呈现出了一个新的面貌。目前转子动力学的国内外研究热门是:通过研究旋转机械动、静部件之间的微小间隙约束对轴系的非线性激励的影响,来深入分析研究大型旋转机械的非线性动力学行为。在对转子系统的研究中,人们关注更多的是对系统中多种自激振动源(不对称轴承刚度、迷宫密封中的非轴对称间隙等)的分析、识别和研究,但对于涡轮机和压缩机中由于非轴对称间隙而导致的转子动态力,人们却很少关注。本文首先建立了一个两端简支的Jeffcott转子模型(短直叶片转子),圆盘偏心时受到不均匀间隙汽流激振力的作用。基于流体动力学,通过对叶片流道内的流体模型应用动量定理,得到此汽流激振力模型,并采用四阶龙格库塔法,得出了单盘弹性转子系统的周期响应规律,然后根据系统的相轨迹及Poincare映射图,分析了系统在特定转速及特定的转子系统参数下的运动特征。其次,建立了一个用来模拟简单汽轮机轴系(只含有短直叶片)的两端用滑动轴承支撑的Jeffcott转子模型,并用Newmark方法求得了系统的周期响应,根据系统的周期响应、Poincare映射图、频谱图、分岔图等,分析了系统在特定转速及特定的转子系统参数下的运动特征。最后,考虑到汽轮机轴系中含有的叶片种类的不同,建立了一个较复杂的两端用滑动轴承支撑的双盘Jeffcott转子模型,其中一圆盘为短直叶片圆盘,另一圆盘为长扭叶片圆盘,并应用Newmark方法求得了系统的周期响应,根据系统的周期响应、Poincare映射图、频谱图、分岔图等,分析了系统在特定转速及特定的转子系统参数下的运动特征。本文所采用的方法可用于分析同类转子系统的稳定性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-19
  1.1 课题研究的目的和意义  9-10
  1.2 非线性转子动力学的研究现状  10-13
  1.3 非线性振动的基本理论  13-17
    1.3.1 动力系统基本概念  13-14
    1.3.2 运动稳定性与结构稳定性  14-15
    1.3.3 分岔的基本概念  15
    1.3.4 混沌理论及其应用  15-16
    1.3.5 Poincare映射  16-17
  1.4 本课题的主要研究内容  17-19
第2章 汽流激振下单盘转子系统的非线性特性  19-32
  2.1 引言  19-20
  2.2 汽流激振力的确定  20-25
    2.2.1 忽略叶栅间汽流场的边界层效应  20-23
    2.2.2 考虑叶栅间汽流场的边界层效应  23-25
  2.3 系统动力学方程的建立  25-26
    2.3.1 力学模型  25
    2.3.2 动力学方程  25-26
  2.4 数值计算与结果分析  26-27
  2.5 本章小结  27-32
第3章 汽流激振下单盘转子—轴承系统的稳定性  32-48
  3.1 引言  32
  3.2 非线性油膜力的确定  32-33
  3.3 动力学方程的建立  33-35
    3.3.1 力学模型  33-34
    3.3.2 系统动力学方程  34-35
  3.4 方程求解与结果分析  35-37
  3.5 本章小结  37-48
第4章 汽流激振下双盘转子—轴承系统的稳定性  48-68
  4.1 引言  48
  4.2 长扭叶片汽流激振力的求解  48-50
  4.3 动力学方程的建立  50-52
    4.3.1 力学模型  50-51
    4.3.2 系统动力学方程  51-52
  4.4 方程求解与结果分析  52-55
  4.5 本章小结  55-68
结论  68-70
参考文献  70-75
攻读学位期间发表的学术论文  75-76
哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明  76
哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书  76
哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理  76-77
致谢  77

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械学(机械设计基础理论) > 机械动力学 > 机械振动学
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