Alford力和中介轴承对双转子系统动力学特性的影响

以航空发动机典型双转子-中介轴承系统为研究对象,综合考虑发动机工作时气流激励力的影响和双转子中介轴承特性,研究了包含气流激励Alford力和中介轴承非线性力的双转子系统的动力学特性。采用Euler-Bernoulli梁理论建立了系统的动力学模型,在模型中引入非线性中介轴承力与Alford力,利用有限单元法和Newmark-β法求解了系统的动力学响应。计算结果显示,Alford力以组合频率和连续频率的形式影响系统运动,而且极易激起中介轴承力的非线性特性。Alford力会使系统的临界转速变大。随着转速的增加,中介轴承力对转子系统的影响逐渐减小,而Alford力的影响则逐渐增加。此外,中介轴承游隙的变化与Alford力的特性深度耦合,不同的游隙下轴承力与Alford力共同引起系统的周期、拟周期和混沌等不同的运动状态。

Alford力中效率系数的一种计算方法

研究了叶轮偏心引起的气流激振的机理和Alford力的计算方法 ,利用B .Lakshminarayana公式推导了一个包括叶栅参数和流动参数的效率系数ε的新计算公式 ,解决了Alford公式中需人为选取效率系数的困难 。

Alford力和滚动轴承对转子系统动力特性的影响

将非线性滚动轴承力模型与Alford力模型相结合,建立转子系统的动力学模型,并研究了非线性滚动轴承力和Alford力共同作用下转子系统的非线性动力学特性。其中,滚动轴承的模型中计入了实际接触角,并将改进后的模型与已有的结论作比较,达到了较好的一致性,说明用该模型来分析转子系统的动特性是可行的。继而针对转速、滚动轴承间隙和转子偏心等因素对耦合系统动态响应的影响进行仿真计算,并绘制了分岔图,以及一些典型的Poincare截面映射图和功率谱图。

Alford力作用下计及叶片振动的转子-轴承系统动力学特性分析

为了分析非线性耦合因素与叶片振动对转子-轴承系统动力学特性影响,文章将叶片模化为悬臂梁结构并利用假设模态法离散简化,建立了阿尔福德(Alford)力作用下计及叶片弯曲振动的系统动力学模型。采用Runge-Kutta法对非线性振动微分方程进行数值求解,通过系统响应的分岔图、时间历程图与频谱图、轴心轨迹图、Poincaré映射图和相图研究了叶片弯曲变形以及Alford力对系统的非线性动力学行为的影响。结果表明:叶片振动使系统的不稳定区域提前,转子发生混沌运动的转速范围增大;叶尖气隙引起的Alford力使系统的运动状态变得更为复杂,油膜非线性更加明显。

含Alford力的非线性转子-滚动轴承系统动力分析

将非线性滚动轴承力模型与Alford力模型相结合,建立了转子系统的动力学模型,并研究了Alford力和非线性滚动轴承力共同作用下转子系统的非线性动力学特性。其中,将滚动轴承的实际接触角考虑进滚动轴承的模型中,并将改进后的滚动轴承模型与已有的结论作比较,达到了较好的一致性,说明用该模型来分析转子系统的动特性是可行的。继而针对角速度等因素对耦合系统动态响应的影响进行了仿真计算,给出了系统响应随转子角速度变化、滚动轴承间隙变化和转子偏心变化的分岔图,以及一些典型的Poincare截面映射图和功率谱图。数值仿真表明,在Alford力与滚动轴承力的共同作用下,系统呈现了复杂的动力学行为,产生了周期、拟周期和混沌等丰富的振动现象。

Alford力和磁悬浮轴承对转子系统动力学特性的影响

以磁悬浮轴承支承的航空发动机高压模拟转子为对象,研究了在压气机叶尖气流激振力和磁悬浮轴承电磁力共同作用下的转子系统动力学特性。采用Timoshenko梁理论建立了模拟转子的有限元模型,在模型中引入由PID方法控制的差动磁悬浮轴承电磁力以及由Alford力表示的压气机叶尖气流激振力,利用Newmark-β法求解了转子系统的动力学响应。计算结果表明,在非线性Alford力和磁轴承电磁力共同作用下,转子系统表现出了较复杂的动力学特征;磁悬浮轴承的控制参数对转子系统特性有较大影响,不同取值可能导致转子出现单周期、多周期拟周期甚至失稳等不同动力学行为;因此,对由磁悬浮轴承支承并含轴流压气机的转子,需考虑叶尖气流激振力与电磁轴承力的相互影响进而确定轴承控制参数。

Alford力和可倾瓦轴承对三转盘转子轴承系统稳定性影响分析

将离心压缩机简化为三圆盘的转子轴承系统后,通过分析离心压缩机的运转机理,得到影响系统稳定的条件,进行参数优化,使其能够更好地运转。在三圆盘结构转子轴承系统受到Alford力和可倾瓦轴承支撑影响下,对转子轴承系统进行了稳定性分析。

Alford力和滚动轴承对轴流压缩机转子系统动力特性和稳定性的影响

研究叶尖气隙和滚动轴承共同作用下轴流压缩机的非线性动力特性及稳定性。采用有限元法和非线性滚动轴承模型,建立压缩机转子系统动力学模型,其中转子旋转时非均匀分布叶尖气隙引起的气动失稳力(即Alford力)根据已有实验数据和计算模型求得。通过计算分析发现叶尖气隙和滚动轴承分别激起系统的反进动和正进动共振频率,其共同作用造成压缩机转子系统的失稳,很好地解释了已有实验中出现的失稳现象。表明滚动轴承反力和Alford力的共同作用对压缩机转子系统的动力性能和稳定性有显著影响。

600MW汽轮机叶轮偏心汽流激振力分析与模拟

以某发电厂超临界600 MW汽轮机转子为研究对象,根据蒸汽做功原理对动叶流道处的动偏心激振力进行了分析.在围带汽封处采用CFD软件模拟涡动转子泄漏蒸汽的三维黏性流场,确定了汽流激振力.计算结果表明:在不对称进汽工况下,转子将受到较大的静态汽流力;当采用对称进汽时,汽流激振力很小,有利于提高转子的稳定性;与额定工况比较,在阀门全开(VWO)工况下,径向激振力的增幅很大,而切向激振力和泄漏量的增幅却很小,表明大型汽轮机采取对称进汽方式可以提高转子运行的稳定性.

叶轮偏心引起的气流激振力对转子稳定性影响的分析

转子偏心引起的气流激振力在一定条件下可能诱发转子失稳。分析了叶轮偏心引起转子失稳的机理和特点。以Jeffcott转子为例,利用Routh-Hurwitz准则讨论了叶轮偏心转子失稳的影响因素。研究表明支承刚度的不对称和大阻尼比都将提高转子稳定性的门槛值。提出了叶轮偏心转子失稳门槛值的计算方法,建立了优化模型,通过优化转子系统的支承刚度和直径提高了系统的失稳门槛值。计算实例表明了该方法对提高系统的稳定性具有良好的效果。

叶轮间隙气流激振力的计算公式与验证

介绍了叶轮偏心引起的气流激振的机理和Alford力的计算公式 ,利用BLakshminarayana公式推导一个包括叶栅参数和流动参数的效率系数 β的新计算公式 ,并进行了验证 ,该计算结果与现有的理论与实验数据一致 ,为提高转子系统的稳定性分析提供了理论依据。

非均匀来流条件下偏心涡轮转子的气流激振力和动力特性

转子的偏心与非均匀来流都会使得涡轮内的流动变得周向非均匀,从而产生气流激振力作用于转子。以轴流涡轮为研究对象,对双耦合激励盘模型的叶片尺度子模型进行了简化,利用简化模型分析了转子偏心和非均匀来流所产生的气流激振力。将偏心转子的分析结果与试验结果进行了比较,验证了简化模型的正确性。在此基础上就非均匀来流对偏心涡轮转子动力特性的影响进行了分析,讨论了受迫振动的位移响应和自激振动的稳定性条件。结果表明,在一定条件下,非均匀的来流也会对转子系统的运动稳定性造成影响。

多跨转子系统流体引发自激振动稳定性分析

以实际压缩机组多跨转子系统为研究对象,针对由间隙气流激振力引起的失稳问题,进行Alford力作用下多跨转子系统的动力学及稳定性分析。针对该类模型自由度多的特点,采用固定界面模态综合法降维措施与Newmark-β法相结合,提高了求解效率。研究交叉刚度、工作转速等对转子涡动的影响,以及多跨转子系统中Alford力的传递作用;通过以时间历程曲线为稳定性判据,进行不同交叉刚度、阻尼、刚度系数下的稳定性分析。结果表明,交叉刚度的增大会加重转子涡动,降低系统的稳定性;系统阻尼和刚度的增大可提高稳定性;失稳交叉刚度与支承的交叉刚度存在一定关系,当其大于支承最小交叉刚度且接近支承最大交叉刚度时,系统容易失稳。

悬臂转子系统气流激励下的动响应分析

本研究以离心式压缩机悬臂转子系统为研究对象,对由气流激励引起的间隙激振力影响下的转子系统进行动力学稳定性分析。采用Timoshenko梁单元来模拟离散后的系统各轴单元,使用集中质量来模拟叶轮在转子系统中受到的影响,引入Alford气流间隙力模型、Muszynska迷宫密封力模型、滚动轴承力模型,建立系统的动力学方程,使用Newmark-β隐式积分数值计算方法进行求解。分别研究不同转速下Alford力、密封力、滚动轴承力对转子系统的影响。结果表明,密封力对转子系统的稳定性有促进作用,滚动轴承力会引起密封力,从而导致系统锁频频率偏移,Alford力对系统的振动幅值有较小的影响。