平行轴涡动黏性充液转子动力稳定性计算和影响因素分析

超重力离心机转子系统在临界转速之上存在液-固耦合激振诱发的失稳区域,该失稳区域的存在直接威胁充液类超重力离心机转子的安全稳定运行,同时严重制约了离心机转子向高转速、大型化方向发展.本研究旨在探究充液离心机转子的液-固耦合机理及减振措施,通过建立黏性充液转子的流体动力学方程,结合连续性方程以及边界条件并耦合转子的动力学方程,开展超重力充液类离心机转子的动力稳定性的计算方法研究.首先,推导扰动形式的纳维-斯托克斯方程,采用有限差分的数值计算手段求解上述扰动形式的流体动力学方程,得到壁面处的流体压强与流体剪切力并进行数值积分;其次,将所求液体等效主刚度系数及交叉刚度系数与转子动力学方程进行耦合,并采用状态空间法降阶求解动力学方程的阻尼衰减指数和涡动频率.经过对比充液转子系统在变转速区间内的阻尼衰减指数变化瀑布图与交叉刚度变化瀑布图,发现充液转子的稳定性是转子系统的阻尼、刚度、充液比和流体黏性等多个特性参数作用的结果,具体表现为增加转子系统外阻尼以及降低系统交叉刚度对抑制转子失稳与振动具有明显效果.