發(fā)動機雙轉子碰摩動力學分析及優(yōu)化與轉子同步
發(fā)布時間:2021-12-17 23:26
為了更準確地建立雙轉子系統(tǒng)動力學模型,將雙轉子-彈性支承系統(tǒng)中機匣、內(nèi)轉子、外轉子及彈性支承分為若干節(jié)點;推導了包含碰摩力的雙轉子有限元動力學方程。研究了在發(fā)生突加不平衡時,同轉、對轉兩種情況下內(nèi)轉子、外轉子的碰摩力變化及非線性動力學響應。然后,從實際結構出發(fā),采用滾珠軸承代替彈性支承,建立了雙轉子-滾珠軸承耦合動力學模型,分析了在滾珠軸承支承下雙轉子系統(tǒng)的碰摩力及響應變化,以及碰摩參數(shù)對于非線性響應的影響。接著,對非線性動力學系統(tǒng)的同步、預測同步,以及在轉子動力學測量中的應用進行了研究;最后,開展了同轉、對轉雙轉子系統(tǒng)及發(fā)動機動力渦輪轉子的多目標優(yōu)化研究。主要研究工作及成果有:1)建立了彈性支承-雙轉子系統(tǒng)動力學模型,推導了包含碰摩力的有限元方程,對其進行了求解,得到了其碰摩力及響應變化特征;分析了內(nèi)外轉子同轉、對轉兩種情況下,突加不平衡對于轉子與機匣間碰摩力及轉子動力學響應的影響;分析了突加不平衡量、碰摩剛度、碰摩間隙、摩擦因數(shù)等對此雙轉子系統(tǒng)的動力學響應的影響,發(fā)現(xiàn)響應中存在著豐富的非線性響應。2)針對滾動軸承-雙轉子模型,考慮突加不平衡與碰摩力,推導了其有限元動力學方程,并進行...
【文章來源】: 西北工業(yè)大學陜西省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】:124 頁
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 研究背景和意義
1.2 雙轉子系統(tǒng)動力學研究
1.3 轉子的碰摩動力學研究
1.4 非線性動力學同步及轉子同步研究
1.5 轉子優(yōu)化研究進展
1.6 本文主要研究內(nèi)容
第二章 雙轉子系統(tǒng)的建模
2.1 引言
2.2 雙轉子系統(tǒng)動力學建模
2.2.1 模型示意圖
2.2.2 轉子分段建模的處理方法
2.2.3 模型的運動微分方程
2.2.4 計算參數(shù)
2.3 雙轉子系統(tǒng)的特性
2.4 本章小結
第三章 雙轉子突加不平衡時碰摩力及非線性動力學響應分析
3.1 引言
3.2 突加不平衡量為參數(shù)的碰摩分析與非線性響應
3.2.1 同轉雙轉子系統(tǒng)
3.2.2 對轉雙轉子系統(tǒng)
3.3 以碰摩剛度為參數(shù)的碰摩力及響應變化
3.3.1 同轉雙轉子系統(tǒng)
3.3.2 對轉雙轉子系統(tǒng)
3.4 以碰摩間隙為參數(shù)的碰摩力與響應變化
3.4.1 同轉雙轉子系統(tǒng)
3.4.2 對轉雙轉子系統(tǒng)
3.5 以碰摩摩擦因數(shù)為參數(shù)的碰摩
3.5.1 同轉雙轉子系統(tǒng)
3.5.2 對轉雙轉子系統(tǒng)
3.6 本章小結
第四章 滾動軸承下雙轉子系統(tǒng)突加不平衡時的碰摩響應
4.1 引言
4.2 滾動軸承模型
4.3 以突加不平衡量為參數(shù)的碰摩動力學分析
4.3.1 同轉雙轉子系統(tǒng)
4.3.2 對轉雙轉子系統(tǒng)
4.4 以碰摩剛度為參數(shù)的碰摩動力學分析
4.4.1 同轉雙轉子系統(tǒng)
4.4.2 對轉雙轉子系統(tǒng)
4.5 以碰摩間隙為參數(shù)的碰摩動力學分析
4.5.1 同轉雙轉子系統(tǒng)
4.5.2 對轉雙轉子系統(tǒng)
4.6 以動靜摩擦因數(shù)為參數(shù)的碰摩動力學分析
4.6.1 同轉雙轉子系統(tǒng)
4.6.2 對轉雙轉子系統(tǒng)
4.7 本章小結
第五章 非線性動力學同步及在轉子中的應用
5.1 引言
5.2 一類動力學系統(tǒng)通過函數(shù)耦合實現(xiàn)混沌同步
5.2.1 理論推導
5.2.2 仿真計算
5.3 一類高維動力學系統(tǒng)的混沌預測同步實現(xiàn)方法研究
5.3.1 理論分析
5.3.2 仿真計算
5.4 轉子系統(tǒng)的動力學同步控制方法
5.4.1 理論分析
5.4.2 理論分析
5.4.3 仿真計算
5.4.4 轉子同步結果的討論
5.5 本章小結
第六章 雙轉子系統(tǒng)及發(fā)動機動力渦輪多目標優(yōu)化分析
6.1 航空發(fā)動機雙轉子系統(tǒng)支承剛度優(yōu)化設計
6.1.1 航空發(fā)動機同轉雙轉子系統(tǒng)支承剛度優(yōu)化設計
6.1.1.1 支承剛度K1的Pareto分析
6.1.1.2 支承剛度K2的Pareto分析
6.1.1.3 支承剛度K3的Pareto分析
6.1.1.4 支承剛度K4的Pareto分析
6.1.1.5 支承剛度K1、K2、K3、K4的Pareto分析
6.1.1.6 支承剛度K1、K2、K3、K4 的優(yōu)化分析
6.1.2 航空發(fā)動機對轉雙轉子系統(tǒng)支承剛度優(yōu)化設計
6.1.2.1 支承剛度K1的Pareto分析
6.1.2.2 支承剛度K2的Pareto分析
6.1.2.3 支承剛度K3的Pareto分析
6.1.2.4 支承剛度K4的Pareto分析
6.1.2.5 支承剛度K1、K2、K3、K4的Pareto分析
6.1.2.6 支承剛度K1、K2、K3、K4 的優(yōu)化分析
6.2 動力渦輪轉子的優(yōu)化設計
6.2.1 動力渦輪轉子的實體建模
6.2.2 動力渦輪轉子的多目標優(yōu)化
6.2.2.1 考慮轉子動力學響應的多目標優(yōu)化
6.2.2.2 考慮轉子振動與軸應力的多目標優(yōu)化
6.2.2.3 轉子支承剛度與位置為變量的多目標優(yōu)化
6.3 本章小結
第七章 總結與展望
7.1 論文工作總結
7.2 未來研究工作展望
參考文獻
致謝
攻讀博士學位期間發(fā)表的學術論文和參加科研情況
攻讀博士學位期間參與的項目
【參考文獻】:
期刊論文
[1]航空發(fā)動機葉片-機匣碰摩摩擦熱效應仿真分析 [J]. 賴少將,李舜酩,聞靜. 航空發(fā)動機. 2017(01)
[2]航空發(fā)動機雙轉子系統(tǒng)碰摩故障振動特性研究 [J]. 歐陽運芳,明陽. 機械工程師. 2016(11)
[3]雙盤轉子系統(tǒng)優(yōu)化算法與試驗 [J]. 黃晶晶,鄭龍席,劉鋼旗,梅慶. 航空動力學報. 2016(01)
[4]轉子耦合擺系統(tǒng)的同步行為理論研究 [J]. 方潘,侯勇俊,張麗萍,杜明俊,張夢媛. 物理學報. 2016(01)
[5]含碰摩故障的轉子-盤片-機匣系統(tǒng)動力學特性分析 [J]. 馬輝,吳志淵,太興宇,聞邦椿. 航空動力學報. 2015(08)
[6]反向旋轉雙轉子系統(tǒng)滯后特性分析 [J]. 符毅強,陳予恕,侯磊,李忠剛. 振動與沖擊. 2015(15)
[7]航空發(fā)動機整機動力學模型建立與振動特性分析 [J]. 張大義,劉燁輝,洪杰,馬艷紅. 推進技術. 2015(05)
[8]某型渦扇發(fā)動機高壓轉靜子碰摩故障研究 [J]. 何俊杰,高曉果,姜廣義,劉洋. 航空發(fā)動機. 2015(01)
[9]高維雙轉子系統(tǒng)的碰摩響應特性研究 [J]. 羅貴火,楊喜關,王飛. 振動工程學報. 2015(01)
[10]不同軸承支撐下碰摩轉子系統(tǒng)的動力學特性 [J]. 張婭,王維民,楊佳麗,江志農(nóng). 振動.測試與診斷. 2014(06)
博士論文
[1]大型汽輪發(fā)電機組轉子-支承系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化設計研究[D]. 姚學詩.南京航空航天大學. 2002
碩士論文
[1]航空發(fā)動機雙轉子碰摩動力學研究[D]. 王國勝.哈爾濱工業(yè)大學. 2010
[2]某型航空發(fā)動機整機振動特性分析[D]. 王海濤.南京航空航天大學. 2010
[3]含碰摩故障的航空發(fā)動機整機振動建模與分析[D]. 周海侖.南京航空航天大學. 2009
本文編號:3541158
【文章來源】: 西北工業(yè)大學陜西省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】:124 頁
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 研究背景和意義
1.2 雙轉子系統(tǒng)動力學研究
1.3 轉子的碰摩動力學研究
1.4 非線性動力學同步及轉子同步研究
1.5 轉子優(yōu)化研究進展
1.6 本文主要研究內(nèi)容
第二章 雙轉子系統(tǒng)的建模
2.1 引言
2.2 雙轉子系統(tǒng)動力學建模
2.2.1 模型示意圖
2.2.2 轉子分段建模的處理方法
2.2.3 模型的運動微分方程
2.2.4 計算參數(shù)
2.3 雙轉子系統(tǒng)的特性
2.4 本章小結
第三章 雙轉子突加不平衡時碰摩力及非線性動力學響應分析
3.1 引言
3.2 突加不平衡量為參數(shù)的碰摩分析與非線性響應
3.2.1 同轉雙轉子系統(tǒng)
3.2.2 對轉雙轉子系統(tǒng)
3.3 以碰摩剛度為參數(shù)的碰摩力及響應變化
3.3.1 同轉雙轉子系統(tǒng)
3.3.2 對轉雙轉子系統(tǒng)
3.4 以碰摩間隙為參數(shù)的碰摩力與響應變化
3.4.1 同轉雙轉子系統(tǒng)
3.4.2 對轉雙轉子系統(tǒng)
3.5 以碰摩摩擦因數(shù)為參數(shù)的碰摩
3.5.1 同轉雙轉子系統(tǒng)
3.5.2 對轉雙轉子系統(tǒng)
3.6 本章小結
第四章 滾動軸承下雙轉子系統(tǒng)突加不平衡時的碰摩響應
4.1 引言
4.2 滾動軸承模型
4.3 以突加不平衡量為參數(shù)的碰摩動力學分析
4.3.1 同轉雙轉子系統(tǒng)
4.3.2 對轉雙轉子系統(tǒng)
4.4 以碰摩剛度為參數(shù)的碰摩動力學分析
4.4.1 同轉雙轉子系統(tǒng)
4.4.2 對轉雙轉子系統(tǒng)
4.5 以碰摩間隙為參數(shù)的碰摩動力學分析
4.5.1 同轉雙轉子系統(tǒng)
4.5.2 對轉雙轉子系統(tǒng)
4.6 以動靜摩擦因數(shù)為參數(shù)的碰摩動力學分析
4.6.1 同轉雙轉子系統(tǒng)
4.6.2 對轉雙轉子系統(tǒng)
4.7 本章小結
第五章 非線性動力學同步及在轉子中的應用
5.1 引言
5.2 一類動力學系統(tǒng)通過函數(shù)耦合實現(xiàn)混沌同步
5.2.1 理論推導
5.2.2 仿真計算
5.3 一類高維動力學系統(tǒng)的混沌預測同步實現(xiàn)方法研究
5.3.1 理論分析
5.3.2 仿真計算
5.4 轉子系統(tǒng)的動力學同步控制方法
5.4.1 理論分析
5.4.2 理論分析
5.4.3 仿真計算
5.4.4 轉子同步結果的討論
5.5 本章小結
第六章 雙轉子系統(tǒng)及發(fā)動機動力渦輪多目標優(yōu)化分析
6.1 航空發(fā)動機雙轉子系統(tǒng)支承剛度優(yōu)化設計
6.1.1 航空發(fā)動機同轉雙轉子系統(tǒng)支承剛度優(yōu)化設計
6.1.1.1 支承剛度K1的Pareto分析
6.1.1.2 支承剛度K2的Pareto分析
6.1.1.3 支承剛度K3的Pareto分析
6.1.1.4 支承剛度K4的Pareto分析
6.1.1.5 支承剛度K1、K2、K3、K4的Pareto分析
6.1.1.6 支承剛度K1、K2、K3、K4 的優(yōu)化分析
6.1.2 航空發(fā)動機對轉雙轉子系統(tǒng)支承剛度優(yōu)化設計
6.1.2.1 支承剛度K1的Pareto分析
6.1.2.2 支承剛度K2的Pareto分析
6.1.2.3 支承剛度K3的Pareto分析
6.1.2.4 支承剛度K4的Pareto分析
6.1.2.5 支承剛度K1、K2、K3、K4的Pareto分析
6.1.2.6 支承剛度K1、K2、K3、K4 的優(yōu)化分析
6.2 動力渦輪轉子的優(yōu)化設計
6.2.1 動力渦輪轉子的實體建模
6.2.2 動力渦輪轉子的多目標優(yōu)化
6.2.2.1 考慮轉子動力學響應的多目標優(yōu)化
6.2.2.2 考慮轉子振動與軸應力的多目標優(yōu)化
6.2.2.3 轉子支承剛度與位置為變量的多目標優(yōu)化
6.3 本章小結
第七章 總結與展望
7.1 論文工作總結
7.2 未來研究工作展望
參考文獻
致謝
攻讀博士學位期間發(fā)表的學術論文和參加科研情況
攻讀博士學位期間參與的項目
【參考文獻】:
期刊論文
[1]航空發(fā)動機葉片-機匣碰摩摩擦熱效應仿真分析 [J]. 賴少將,李舜酩,聞靜. 航空發(fā)動機. 2017(01)
[2]航空發(fā)動機雙轉子系統(tǒng)碰摩故障振動特性研究 [J]. 歐陽運芳,明陽. 機械工程師. 2016(11)
[3]雙盤轉子系統(tǒng)優(yōu)化算法與試驗 [J]. 黃晶晶,鄭龍席,劉鋼旗,梅慶. 航空動力學報. 2016(01)
[4]轉子耦合擺系統(tǒng)的同步行為理論研究 [J]. 方潘,侯勇俊,張麗萍,杜明俊,張夢媛. 物理學報. 2016(01)
[5]含碰摩故障的轉子-盤片-機匣系統(tǒng)動力學特性分析 [J]. 馬輝,吳志淵,太興宇,聞邦椿. 航空動力學報. 2015(08)
[6]反向旋轉雙轉子系統(tǒng)滯后特性分析 [J]. 符毅強,陳予恕,侯磊,李忠剛. 振動與沖擊. 2015(15)
[7]航空發(fā)動機整機動力學模型建立與振動特性分析 [J]. 張大義,劉燁輝,洪杰,馬艷紅. 推進技術. 2015(05)
[8]某型渦扇發(fā)動機高壓轉靜子碰摩故障研究 [J]. 何俊杰,高曉果,姜廣義,劉洋. 航空發(fā)動機. 2015(01)
[9]高維雙轉子系統(tǒng)的碰摩響應特性研究 [J]. 羅貴火,楊喜關,王飛. 振動工程學報. 2015(01)
[10]不同軸承支撐下碰摩轉子系統(tǒng)的動力學特性 [J]. 張婭,王維民,楊佳麗,江志農(nóng). 振動.測試與診斷. 2014(06)
博士論文
[1]大型汽輪發(fā)電機組轉子-支承系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化設計研究[D]. 姚學詩.南京航空航天大學. 2002
碩士論文
[1]航空發(fā)動機雙轉子碰摩動力學研究[D]. 王國勝.哈爾濱工業(yè)大學. 2010
[2]某型航空發(fā)動機整機振動特性分析[D]. 王海濤.南京航空航天大學. 2010
[3]含碰摩故障的航空發(fā)動機整機振動建模與分析[D]. 周海侖.南京航空航天大學. 2009
本文編號:3541158
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