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

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

2、少,特別是同時考慮氣流激振和油膜失穩(wěn)的研究基本尚未開展. 本文應(yīng)用非線性動力學(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. 對油膜失穩(wěn)和氣流激振的研究現(xiàn)狀進行綜述: 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量綱運動微分方程； 3. 用多尺度法推導(dǎo)出系統(tǒng)的平均方程,然后對其在臨界點

3、處的1/2亞諧分岔性態(tài)進行研究.研究發(fā)現(xiàn),當氣流相對進氣速度V增大時,轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界失穩(wěn)轉(zhuǎn)速提前；無量綱質(zhì)量調(diào)諧參數(shù)μ<,1>增大時,自由振動的振幅隨之增大,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)子運動的相圖、Poincare映射、時間歷程曲線、軸心軌跡以及頻譜圖.結(jié)果表明,在相對進氣速度V為定值時,隨著轉(zhuǎn)速的增大,出現(xiàn)周期運動和混沌運動多次交替出現(xiàn)的復(fù)雜運動特性.