轉(zhuǎn)子—迷宮密封系統(tǒng)雙控體模型的建模與求解.pdf

1、在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，普遍采用迷宮密封來阻止流體泄漏，當(dāng)密封內(nèi)轉(zhuǎn)子因撓曲、不同心或旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生渦動運動時，會產(chǎn)生一個作用于轉(zhuǎn)子上的合力--密封力。而隨著旋轉(zhuǎn)機(jī)械日益向高速、高壓、高效率方向發(fā)展，密封力對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響日益重要。但是由于密封結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且流體在密封腔內(nèi)的流動通常處于紊流狀態(tài)，使得對于轉(zhuǎn)子一密封系統(tǒng)的動力研究尚處于初級階段。
　　本文首先介紹了Jeffcott轉(zhuǎn)子模型與常見的三種密封力模型：Thomas-Alford線性化模型和

2、非線性的Black-Childs模型，Muszynska模型。并對三種模型進(jìn)行了比較分析。
　　隨后詳細(xì)闡述了針對液體迷宮密封腔內(nèi)流體微元的雙控體模型建模，利用控制體的質(zhì)量方程與動量方程得到密封系統(tǒng)的控制方程，并且為便于求解，將它們和轉(zhuǎn)子振動方程一并無量綱化。
　　在第三章中，采用線性方法求解系統(tǒng)，利用攝動法處理密封控制方程，得到密封腔內(nèi)的壓強(qiáng)分布，進(jìn)而由壓強(qiáng)積分得到密封力，代入Thomas-Alford密封力模型求得當(dāng)量剛

3、度與當(dāng)量阻尼，并對影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素做了探討。
　　針對線性方法求解轉(zhuǎn)子-密封系統(tǒng)無法得到其非線性特性的局限性，本文提出了直接聯(lián)立轉(zhuǎn)子振動方程與密封系統(tǒng)控制方程，利用非線性Galerkin方法并Runge-Kutta法與Newton-Raphson方法得到系統(tǒng)轉(zhuǎn)子位移與密封腔內(nèi)壓強(qiáng)。進(jìn)而用一個無偏心轉(zhuǎn)子-密封系統(tǒng)算例探討了其非線性特性。
　　最后作者用本文提出的非線性方法計算了偏心轉(zhuǎn)子-密封系統(tǒng)動力特性，得到轉(zhuǎn)子軸心位移隨