汽流激振力诱导汽轮机转子的非线性运动特征

非线性汽流激振力严重影响转子运动,通过实验与数值模拟方法对带有叶片的超超临界机组高压转子的三维流场进行计算,根据流场压力积分得到非线性汽流激振力,并拟合成方程以弥补传统公式的不足。将汽流激振力的拟合方程带入转子-轴承运动系统,得到非线性汽流激振力作用下汽轮机转子的非线性运动特征,分析了转子运动的分岔和混沌特性。结果表明:基于流场计算所得到的非线性汽流激振力方程具有较高的准确性。非线性汽流激振力可导致转子涡动中心偏移,由周期运动变为混沌运动。转子运动的混沌区域随负荷的增加呈现"增加—减小—增加"的变化趋势。振动频率出现1/2转速频率、一阶临界转速频率(约为2/3分频)以及1/2转速以下的连续低频。随着机组负荷的增加,转子运动的混沌区域变宽,转子运动的稳定性降低。