叶顶密封周向流动及流体激振抑制方法研究

控制叶顶间隙流体进口预旋及周向流动是减小密封流体激振力的主要方法。基于计算流体力学方法,通过在汽轮机某级叶顶间隙入口的动(围带)、静(汽缸)部件上增加新型微型叶栅,研究新型结构对叶顶间隙流体周向流动及流体激振抑制效果。结果表明:在新型微型叶栅的作用下,流体在叶顶密封入口由正预旋变为负预旋,密封有效阻尼系数由负变正,有效抑制了流体激振,提高了转子稳定性;将微型叶栅安装在围带上时对流体激振的抑制效果整体优于安装在汽缸上,且每两动叶片间数量为10个(围带叶栅)与6个(汽缸叶栅)时,转子系统稳定性最好。     

气流激振对球轴承涡轮增压器转子动力学特性的影响

车用球轴承涡轮增压器气流激振力包括密封流体激振力和叶顶间隙气流激振力。针对某型号车用球轴承涡轮增压器,分别应用Black模型和Alford模型,计算得到密封流体激振力和叶顶间隙气流激振力。将计算结果代入模型进行仿真计算,得到密封流体激振力和叶顶间隙气流激振力对增压器转子系统临界转速、稳定性、不平衡响应的影响规律。分别与临界转速实验结果、与未添加叶顶间隙气流激振力模型计算结果、未添加密封流体激振力和叶顶间隙气流激振力的计算结果进行对比分析,结果表明:密封流体激振力增加系统阻尼,降低球轴承涡轮增压器转子系统的振幅,提升系统的稳定性;气流激振增加系统交叉刚度,降低系统稳态响应振幅。     

轴承/密封耦合作用下流体激振特性研究

以转子—轴承—密封系统为对象,建立轴承/密封耦合作用对系统动力特性影响的有限元模型。分别应用有限差分和CFD方法对轴承、密封动力特性系数进行求解。理论研究表明密封对转子不平衡响应的影响主要集中在共振区域。通过在密封入口引入负预旋可以提高系统的稳定性,密封气流力对系统稳定性影响随转速的升高也越来越大。通过选择合适的轴承型式可以补偿密封气流力对系统稳定性带来的不利影响。试验发现随着转速增加,试验转子在5 000 r/min附近时开始出现比较明显的半频分量,而且随着转速继续增加,半频分量的幅值变大。密封流体激振力的存在促进轴承内油膜失稳故障发生,影响系统稳定性。     

迷宫密封气流激振及其动力系数的研究

本文从流体力学基本方程出发,建立起一组描述在迷宫密封腔中气流流动情况的偏微分方程组,并应用特征线方法求得了其解.同时还按不同工作条件下密封腔内的压力分布,进行了迷宫装置刚度的计算.为了从实验方面也能对迷宫气流激振形成的迷宫装置的动力特性进行研究,设计并制造了一台可以在多种条件下进行试验的试验台.通过试验,测得了在不同工作条件下各密封腔内的压力分布,从而得到了以实测为基础的迷宫装置的刚度系数.实验还结合振动频谱分析,研究了各种参数对转子系统稳定性的影响.文中将实验结果与理论分析进行了比较,两者间的相符情况是令人满意的.     

带有纵向肋条斜拉索的风雨激振减振机理研究

基于滑移理论,推导耦合的水膜运动方程和斜拉索运动方程,得到了可用于分析任意横断面外形斜拉索的风雨激振理论模型;并建立带有两个纵向肋条的斜拉索外形,通过对方程组进行求解分析水膜形态、斜拉索升力及斜拉索振动响应之间的相互联系,探究其减振机理。结果表明：带有两个肋条的斜拉索虽不能抑制上水线的形成,但与圆形横断面斜拉索的相比,使上水线厚度变薄,并且阻碍水线沿斜拉索表面的周期性滑落,扰乱其与斜拉索振动的频率相关性,使得斜拉索升力周期性特性减弱,从而抑制斜拉索在横风向的大幅度振动,阻碍风雨激振现象的产生。     

拉索风雨激振机理及减振措施的研究

该文在已有理论的基础上,提出了一种新的拉索风雨激振的理论解释,并针对拉索的风雨激振提出了一种新型的减振装置——限位装置。运用解析法和数值法模拟了拉索的风雨激振现象,所得结果与以往研究者得到的解析结果及试验现象相一致。在此基础上,运用有限元方法模拟了限位装置,研究了其对拉索风雨激振的抑制作用。从能量原理和致振机理两个角度,阐明了限位装置的减振机理。讨论了间隙和限位位置对减振效果的影响。结果表明:斜拉索发生风雨激振时,可以将风雨对拉索的作用简化为上水线绕拉索周向振动时,作用在拉索上的离心力,以此解释风雨激振的机理;限位装置能显著减小拉索风雨激振的振幅;限位装置减振机理明确,能够从根本上抑制风雨激振的发生;减小间隙或将限位位置向拉索中间靠拢,会使减振效果更加明显。     

横向流体激振力作用下的不平衡离心叶轮转子分岔特性研究

将叶轮转子系统简化为Jeffcott转子，建立了不平衡离心叶轮转子在非线性横向流体激振力和非线线轴承油膜力作用下的振动模型，并推导了系统的无量纲运动方程。运用数值积分法研究了系统的分岔特性。最后分析了横向流体激振力以及叶轮不平质量对离心叶轮系统动力学性能的影响。     

热电偶套管流体激振数值分析

用于测量管内流体温度的热电偶,由于受到高温、高速流体冲击,常发生套管断裂现象。采用大涡模拟（LES）方法对一热电偶套管周围非定常流场进行数值模拟,分析高速、非定常流动引起的热电偶套管受力与振动情况,提出在套管前串列干扰装置以抑制振动、减轻受力的改进措施,并对改进后效果进行分析和验证。研究结果可为热电偶套管结构优化设计提供参考。     

逆滞流迷宫密封气流激振特性研究

密封是透平机械减小泄漏的关键部件,其气流激振特性对转子系统稳定性具有重要影响.该研究基于计算流体力学与多频涡动密封动力特性系数识别方法研究逆滞流迷宫密封气流激振特性,计算分析逆滞流喷嘴结构参数及位置对迷宫密封动静特性的影响,揭示其抗气流激振机理.结果 表明:逆滞流喷嘴能有效抑制周向流动,改善密封腔压力分布,提高系统稳定...     

非线性转子—密封系统的稳定性和Hopf分叉

采用Ｍｕｓｚｙｎｓｋａ密封力模型分析单圆盘平衡转子－密封系统的线性化稳定性与系统参数的关系。理论分析表明，平衡点失稳导致系数产生Ｈｏｐｆ分叉，利用Ｐｏｏｒｅ的代数判据确定了转子Ｈｏｐｆ分叉解的分叉方向和周期轨道的稳定性，数值模拟验证了理论分析结果。     

转子-轴承-密封系统的非线性动力学研究

将非线性油膜力模型Muszynska密封力模型相结合，综合研究转子一轴承一密封耦合系统在不平衡量激励下的非线性动力学特征。针对转速对耦合系统动态响应的影响进行了仿真计算，并利用系统轨迹图、Poincare映射和分叉图分析了耦合系统的非线性动力学特征。数值仿真表明，随着转速的变化，耦合系统呈现出复杂的动力学行为，产生了包括周期、倍周期、拟周期等丰富的振动现象，具有很强的非线性特征。     

工作模态分析中周期激励的识别及消除

 针对运行机械中通常存在周期激励这一情况,应用数值仿真的方法,研究周期激励对模态分析结果的影响。通过提取结构响应相关函数的模态幅值曲线图,能直观的识别出周期谐波响应模态成分,然后应用数字滤波技术滤除周期激励的干扰。仿真及试验结果表明该方法能够准确的识别出周期激励,对线性定常系统的工作模态分析具有一定的参考价值。     

初始条件对转轴系统失稳的影响分析

从非线性角度分析了轴颈在轴承中的运转情况，指出初始条件对计算结果有影响。即使工作转速低于失稳转速，如果初始条件选择在某一界限之处，就可能激发出自激振动。本文把该界限定义为失稳的初始条件界限，该界限的大小与工作转速距离失稳转速的远近程度有关。据此分析了外界扰动对自激振动的影响，得出了一些新结论。     

基于相图相似度的发动机转子系统故障诊断方法研究

针对频谱分析法在判别航空发动机转子系统早期故障时振动信号易被噪声干扰而不能准确识别的问题,提出基于振动相图相似度的故障诊断方法。在分析发动机不同状态时整机振动信号参数在不同范围随机变化导致相轨迹分布不同的基础上,通过计算相图相似度来判别故障类型。实践表明,该方法能有效去除噪声对故障信息的干扰,诊断准确率高,判别速度快,具有实用价值。     

直升机地面开车过程旋翼/机体/起落架耦合气弹动力学分析

基于多体动力学的方法,考虑直升机地面开车过程旋翼转速变化引起的惯性力及气动力变化的影响,建立旋翼起动过程,旋翼/机体/起落架非线性耦合气弹动力学模型,模拟分析直升机地面开车过程的瞬态响应,用于直升机地面开车过程的工程仿真研究。所建立的分析模型可以模拟旋翼起动过程中,由于旋翼气动力增加导致的机体重心提升及起落架的伸长;可以分析直升机机体姿态及桨叶瞬态响应。以旋翼起动过程中可能出现的桨叶摆振铰失效为例,检验模型模拟旋翼起动过程中各种突发情况的能力。数值分析结果表明,所建立模型可对直升机地面开车过程进行贴近真实的各种动态仿真,丰富了设计研究手段。     

分形与几何特征融合的转子故障特征提取方法

转子系统故障信号是典型的非线性、非平稳信号,分形几何为描述转子系统故障信号的特性提供了一个分析工具,但仅仅依靠分形维数无法有效的提取转子系统的故障特征。本文引入紧密度和丰度两个量,与基于的分形维数一起,对转子系统故障信号进行分析;最后采用神经网络技术对转子系统的正常、不对中、不平衡、碰磨、松动五种不同的运行状态进行分类识别。实验结果表明,通过对分形维数和紧密度、丰度的联合可较好地评定和区分转子系统的运行状态。     

宽带激励下非线性振动系统响应的最小化控制

将一种基于广义谐和函数的随机平均法和随机动态规划原理相结合，提出了一种非线性随机最优控制方法，可以为受宽带激励的单自由度强非线性振动系统设计最优控制规律，以使得系统的稳态响应最小化。方法中的随机平均法用来得到受控系统位移幅值的Ito随机微分方程；用随机动态规划原理为系统稳态响应最小化建立动态规划方程；在控制力为有界的条件下，从动态规划方程中可以导出最优控制规律；通过求解FPK方程得到受控系统的响应。本文用一个具体的例子阐述了这一控制方法的实施过程。     

多自由度回转系统的参变振动

对于一个具有周期性系数回转系统的稳定性问题,本文给出了一个一般的分析方法。利用作者提供的一个定理和多尺度法得出了一阶渐近解。讨论了当参数激励频率ρ接近2ω_(?)或ω_(?)+ω_(?)情况下的稳定性问题,并导出了在这些情况下的不稳定域范围。     

基于EMD的奇异值熵在转子系统故障诊断中的应用

提出了一种基于EMD（Empirlcal Mode Decomposition）和奇异值熵的转子系统故障诊断方法。该方法首先用EMD方法分解转子系统的振动信号，得到若干个基本内禀模式函数（Intrinsic Mode Function，简称IMF），然后利用IMF分量形成初始特征向量矩阵，并对初始特征向量矩阵求奇异值熵，奇异值熵的大小反映了转子系统运行状态的差别，从而可以通过奇异值熵的大小判断转子系统的工作状态和故障类型。对实验数据的分析结果证明了该方法的有效性。