转子系统稳态和瞬态不平衡响应的有限元分析

转子系统在启动的过程中通过共振区时常常会产生很大的振动。利用有限元法对多自由度转子一轴承系统的临界转速,以及稳态和瞬态不平衡响应进行了分析,研究了该转子一轴承系统的瞬态振动特性,讨论了转子转速和启动加速度等参数对转子系统振动的影响。计算结果为降低旋转机械系统启动过程的振动问题提供了一定的理论参考。

变速Jeffcott转子系统瞬态不平衡响应的准稳态条件

Jeffcott转子系统加减速通过临界转速时,将发生由频率随转速变化的谐激励力引起的瞬态不平衡响应.本文既采用脉冲响应函数和Duhamel积分解析求解此响应;又采用离散变转动角速度,以一系列定转动角速度为激励频率的转子全响应来近似表示该瞬态不平衡响应.通过数值模拟与比较,找出转子全响应代替瞬态不平衡响应的定性适用条件,即变速转子瞬态不平衡响应的准稳态条件,为使用有限个定转速的转子主动平衡操作来完成慢变速转子的主动平衡创造条件.

转子系统瞬态不平衡响应的有限元分析

推导了简单Jeffcott转子几何中心运动的解析表达式及转子系统瞬态振动的幅值 ,详细讨论了转子系统通过临界转速时初始条件引起的瞬态振动、同频振动和伴随自由振动的特性以及阻尼和启动加速度对系统瞬态响应的影响。此外建立了弹性转子系统的有限元模型 ,通过直接积分法求得系统的瞬态响应 ,得到系统通过临界转速时的共振幅值 ,并与试验取得一致的结果。本文的分析对工程中合理地进行转子系统参数设计 ,考虑共振区的迟滞现象 。

转子-轴承系统启动过程瞬态不平衡响应的有限元分析

转子系统在启动的瞬态过程中通过共振区时常常会产生很大的振动。利用有限元法对多自由度的某转子-轴承系统的临界转速和启动过程的瞬态不平衡响应进行了分析,研究了该系统的瞬态振动特性,讨论了启动加速度对转子系统振动的影响。计算结果为降低旋转机械系统启动过程的振动影响提供了一定的理论参考。

支承对传动轴系稳态不平衡响应的影响研究

推导了基于经典梁的传递矩阵,用传递矩阵法分析了直升机水平传动轴的稳态不平衡响应。研究了粘弹性减振器的刚度和阻尼对水平传动轴系各元件一阶共振峰值的影响。结果表明,降低支承刚度,轴段的一阶共振峰值减小,支承处的振幅增大;增加支承阻尼,轴系中各元件的一阶共振峰值减小。减振器不仅提高了传动轴系的安全裕度,还减小了轴系的一阶共振峰值。

单双盘转子稳态和瞬态响应对比分析

为了解转子稳态响应和瞬态响应振幅及临界转速的差别,以及加速度对转子瞬态响应的影响规律,对Jeffcott转子、单盘悬臂转子和双盘转子进行了稳态和瞬态响应的对比分析。分析结果表明:瞬态响应振幅峰值要小于稳态响应,临界转速也略有变化;加速度越大,振幅越小,临界转速越大。

基于轮胎稳态和瞬态特性的车辆响应研究

分析中低频下轮胎稳态和瞬态特性,建立有较高精度的三自由度车辆模型,研究轮胎稳态和瞬态特性与整车响应的关系。结果表明:轮胎侧向因子对整车稳态和瞬态响应均有较大影响;轮胎瞬态特性主要影响车辆的振动倾向和响应快慢;车辆的精准控制要求谐振频率高、通频带宽、谐振峰水平低和相位滞后角较小。本研究结果有助于进一步探索轮胎性能的有效控制,在提高车辆品质的同时,降低轮胎开发轮次和成本。

基于直接瞬态法求解复杂结构稳态谐响应

通过直接瞬态法对复杂结构进行振动响应预报,需要在确保稳定、收敛、满足精度指标的基础上,将算法消耗的资源控制到最低,以实现实用化。以某气体船压缩机室结构在双机多频谐载荷下的有限元振动计算为例,对动力学方程及中心差分方程进行了分析,结果表明,计算性能的核心控制参数为衰减倍数和整周期分割数,两者最低要求分别为50倍衰减和24等分。通过对阻尼比的转换、载荷主要频率成分的测量、系统基频的估算、总时长的修正,得出最终控制参数即计算时长和步长;在普通商用计算机上对某气体船压缩机室结构振动响应的有限元模型求解耗时10min^20min左右,大多数测点的稳态响应计算值与实测值的相对误差在10%以内,证明该方法对于稳态谐响应的求解是实用、可靠的。

闭式安全阀泄放管道瞬态不平衡力的数值分析

为研究闭式安全阀系统泄放过程中泄放管道内的瞬态不平衡力,建立了泄放管道的三维模型,并使用流体力学计算方法对泄放过程中管道内的瞬态流动进行了数值模拟。模拟结果显示了泄放管道内瞬态不平衡力的存在。峰值瞬态不平衡力与弯头间直管段的长度和动载因子有关,其在弯头间直管段的长度等于声波波长时达到最大,当弯头间直管段的长度小于声波波长时,峰值瞬态不平衡力与弯头间直管段的长度成正比。

航空发动机转子热弯曲稳态响应计算方法研究

研究航空发动机多转子系统热弯曲稳态响应计算方法。导出能计及诸多因素的热弯曲复数传递矩阵,给出热弯曲振动位能计算方法,并将系统位能作为热弯曲振动水平的一种衡量指标。建立了多转子系统热弯曲稳态响应和不平衡响应计算通用程序,计算了Jeffcoff转子、单转子试验器及多转子发动机系统等多种算例的热弯曲稳态响应及系统位能,并与不平衡响应规律进行比较分析。本文计算方法有较大的工程应用价值。

多盘转子系统热启动过程中瞬态响应分析

为了揭示复杂转子系统在热启动过程中的动力特性,采用Riccati传递矩阵和Wilson-θ法相结合的方法,建立了多盘转子的动力学方程,以及热启动过程中的瞬态传递矩阵表达式。模拟计算了热启动过程中转子径向温差、线膨胀系数等参数对转子系统振动特性的影响。计算结果表明,随着转子系统径向温差的增大,其固有频率逐渐降低,特别对一阶、二阶固有频率具有较大的影响;径向温差、线膨胀系数越大,转子系统热启动过程中的瞬态响应幅值越大。因此,在对转子系统的振动研究中,不应当忽略温度的影响。

典型进气函数下转静盘腔瞬态响应特性研究

为研究航空发动机转静盘腔非稳态流动的瞬态响应特性,建立了转静盘腔CFD计算模型,采用基于Fluent用户自定义函数(UDF)编程的非稳态数值计算方法,分别研究了进口压力以阶跃函数、斜坡函数和正弦函数变化时转静盘腔的瞬态响应特性,并提出了相应的瞬态响应特性评价指标。结果表明:不同进气函数下的转静盘腔瞬态响应特性存在明显差异,同一进气函数下盘腔中各流动参数的瞬态响应存在不同程度的滞后。阶跃函数的无量纲跃升幅值由1.025变化到1.3时,盘腔平均总压的响应时间增加了3369.2%;斜坡函数的斜坡时间由0.01s增加到0.16s时,盘腔平均总压的响应时间增加了163.9%;而正弦函数的角速度由22rad/s变化到55rad/s时,盘腔平均总压的响应时间缩短了45.6%。不同进气函数下转静盘腔平均总温随时间的变化曲线均呈现出明显的过冲现象,其峰值时间和超调量变化规律与进气函数类型密切相关。

转静盘腔流动瞬态响应特性研究

以航空发动机转静盘腔内非稳态流动为研究对象,基于用户自定义函数编程设置进口压力按斜坡函数变化时的非稳态边界条件,利用数值模拟方法,在滞后效应、流场演化和物性参数方面,研究了不同无量纲跃升幅值下转静盘腔流动瞬态响应机理。结果表明:无量纲跃升幅值由1.05增至1.2,盘腔内部的当地响应时间延长了81.1%,相对总温的超调量增加了157.0%,其峰值时间增加了31.3%,且进口压力波动的传播方向总是由进口指向出口;瞬态过程中,转静盘腔的容积效应和旋转效应共同作用使出口流量明显滞后进口流量,且其滞留质量流量与相对总温的超调现象密切相关;冲击射流、旋转贴壁射流和静子壁面侧的涡系构成了盘腔流场演化的主体,无量纲跃升幅值越大,流场演化过程越剧烈,响应时间越长;声速和热扩散率与盘腔响应速度密切相关。

FFT、PFT和多相位DFT滤波器组瞬态响应的比较

本文简要地论述了FFT和多相位DFT滤波器组在响应方面的差异。一般而言,多相位DFT(甚至包括任何滤波器组,比如PFT)在稳态条件下有着很好的相邻信道抑制性能,而瞬态响应却很糟糕。这符合了滤波器冲激响应结论。通过对一个典型的1024子带滤波器组研究的简单例子说明这些不同点。

汽轮机转子系统热不平衡响应的数值研究

由于热量分布不均衡,转子系统在启动或运行过程中会产生热弯曲并引起较大的热振动,影响转子系统的安全运行。利用有限元法对多自由度的某转子-轴承系统的稳态和瞬态启动过程的热不平衡响应进行了分析,研究了该转子-轴承系统的热振动特性,讨论了温度分布和启动加速度对转子系统振动特性的影响。计算结果为降低旋转机械系统运行过程中的热振动问题提供了一定的理论参考。

求解转子系统突加不平衡响应方法的研究

本文提出并研究了用传递函数分析法求转子系统的突加不平衡响应,讨论了求这一响应的最佳数值积分方法。用本文提出的理论解方法及三种常用的数值积分法:尤拉后差法,纽马克法,及呼伯特法,对一模型转子算例进行了分析计算,结果表明;尤拉后差法最适用于求转子系统的突加不平衡响应。本文提出的传递函数分析法,可以和试验模态分析方法相结合,以求解复杂转子系统的突加不平衡响应。

长距离超高压供热管道瞬态特性CFD分析应用

利用国内外较为流行的Ansys Fluent软件，结合现有供热管道试验的模型修正，实现了长距离超高压蒸汽管道瞬态变化过程的计算流体动力学（CFD）数值模拟.计算结果表明：根据模型修正后所作的优化计算，φ508外径的钢管可满足事故处理与时间要求.事故处理时，进口流量在原有流量基础上连续上升70～80 s超过事故所需流量的10%，稳定一段时间再下降并维持所需的事故流量，可将出口流量达到时间可靠地控制在180 s内，并且管道进口处的供汽汽压低于12 MPa，完全可以满足热用户的事故处理要求.

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提出在0<Bi<∞条件下,非稳态导热平均温度集总参数分析方法。以无限大平板为例,建立了相应的瞬态温度分布表达式Θ=e-Bi(mFo+n),给出表面温度响应和中界面温度响应关系式,讨论平均温度所处的坐标点取值规律,在工程上以XΘ=0.57处的温度作为整个平板的平均温度已足够准确。应用提出的平均温度瞬态响应关系式求解实际非稳态导热问题,比通用的Heisler图解法更为简洁方便。

无限大平板非稳态导热理论分析

针对非稳态导热集总参数法在应用中有较大限制条件问题,提出了在0<B i<∞条件下,非稳态导热平均温度集总参数分析方法,建立了平均温度瞬态响应关系式.以无限大平板为例,建立了平均温度、外表面温度、中界面温度、任意无量纲位置处的瞬时温度表达式,并给出具体的实例验证.该式比通用的He isler图解法更为简洁方便.应用推导出的温度表达式,结合给出的辅助参数表,可以方便地进行工程实际问题的求解,解决了非稳态导热问题误差大的困惑.