剛性轉(zhuǎn)子在氣流力和油膜力作用下的非線性動(dòng)力學(xué)特性.pdf

1、大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械是現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)中的關(guān)鍵設(shè)備之一,而其中存在的諸多非線性激勵(lì)因素是大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的關(guān)鍵因素.事實(shí)表明,旋轉(zhuǎn)機(jī)械重大事故多半是由于亞諧(低頻)振動(dòng)失穩(wěn)引起的,因此對(duì)非線性激勵(lì)因素作用下轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的亞諧振動(dòng)失穩(wěn)機(jī)理分析是轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)研究中的重要課題之一. 氣流激振是汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性研究的重要問(wèn)題,特別是對(duì)超臨界和超超臨界汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子,這一問(wèn)題更為突出.目前,對(duì)這一問(wèn)題的研究多限于氣流力模型本身,而對(duì)非線性氣流激振機(jī)理的研究相對(duì)較

2、少,特別是同時(shí)考慮氣流激振和油膜失穩(wěn)的研究基本尚未開(kāi)展. 本文應(yīng)用非線性動(dòng)力學(xué)理論和方法,以短軸承支撐的剛性Jeffcott轉(zhuǎn)子系統(tǒng)作為研究對(duì)象,研究了在這兩種非線性力作用下轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性.論文工作包括以下幾部分: 1. 對(duì)油膜失穩(wěn)和氣流激振的研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述: 2. 建立了不平衡剛性Jeffcott轉(zhuǎn)子在非線性油膜力和非線性氣流力作用下的無(wú)量綱運(yùn)動(dòng)微分方程； 3. 用多尺度法推導(dǎo)出系統(tǒng)的平均方程,然后對(duì)其在臨界點(diǎn)

3、處的1/2亞諧分岔性態(tài)進(jìn)行研究.研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)氣流相對(duì)進(jìn)氣速度V增大時(shí),轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界失穩(wěn)轉(zhuǎn)速提前；無(wú)量綱質(zhì)量調(diào)諧參數(shù)μ<,1>增大時(shí),自由振動(dòng)的振幅隨之增大,而其臨界失穩(wěn)轉(zhuǎn)速也隨之提前； 4. 利用數(shù)值積分方法得到了系統(tǒng)在不同參數(shù)域中的分岔圖,以及一定參數(shù)下轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的相圖、Poincare映射、時(shí)間歷程曲線、軸心軌跡以及頻譜圖.結(jié)果表明,在相對(duì)進(jìn)氣速度V為定值時(shí),隨著轉(zhuǎn)速的增大,出現(xiàn)周期運(yùn)動(dòng)和混沌運(yùn)動(dòng)多次交替出現(xiàn)的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)特性.