單盤積油轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)特性研究.pdf

1、旋轉(zhuǎn)機械是工業(yè)中運用最廣泛的機械之一，大部分的旋轉(zhuǎn)機械如汽輪機、壓縮機、航空發(fā)動機等裝置內(nèi)部均有空心腔體結(jié)構(gòu)。由于裝置自身密封不良或者存在裝配缺陷，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)腔體內(nèi)常貯存有或泄漏入油液，形成積油轉(zhuǎn)子系統(tǒng)。在某些特定條件下，積油會導(dǎo)致整個轉(zhuǎn)子系統(tǒng)產(chǎn)生強烈的自激振動，一方面會給支撐結(jié)構(gòu)帶來較大的載荷力，另一方面，也會使旋轉(zhuǎn)機械腔體產(chǎn)生較大的變形，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)靜件碰摩，引起機械結(jié)構(gòu)破壞。因此，研究積油轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性對于旋轉(zhuǎn)機械的長期穩(wěn)定運行具有十

2、分重要的意義。
　　本文以單盤積油轉(zhuǎn)子作為研究對象，在流體仿真和實驗驗證基礎(chǔ)之上，獲得積油形態(tài)變化規(guī)律。隨后，基于油團力學(xué)相似簡化和Lagrange方程建立單盤積油轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)模型。最后，采用數(shù)值解析方法，分析了積油轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學(xué)特性。主要工作包括以下：⑴基于單盤積油轉(zhuǎn)子系統(tǒng)積油盤模型，建立油-盤流體仿真二維模型，采用Gambit網(wǎng)格劃分工具，通過網(wǎng)格分塊劃分方法和邊界加密處理，獲得油-盤流體仿真結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。⑵采用Fluent

3、仿真軟件VOF兩相流模型，基于流體靜壓監(jiān)測，分析系統(tǒng)偏心、液體類型、積液高度、圓盤轉(zhuǎn)速四個特征參數(shù)對積液旋轉(zhuǎn)形態(tài)的影響。并通過搭建單盤積油轉(zhuǎn)子系統(tǒng)試驗臺，驗證流體仿真結(jié)果。⑶基于油團力學(xué)相似性簡化，獲得單盤積油轉(zhuǎn)子系統(tǒng)五自由度動力學(xué)建模方法，進而通過Lagrange方程以及系統(tǒng)動能、勢能以及油團阻尼能分析，建立了系統(tǒng)動力學(xué)方程。⑷基于數(shù)值解析，分析了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在無油團作用下的動力學(xué)響應(yīng)和油團影響下的動力學(xué)響應(yīng)。具體包括轉(zhuǎn)速、積液量和支撐條