压气机叶片气流激振力对双转子系统的非线性动力学影响

1

作者 冀志轩 李默 王强 《汽轮机技术》 北大核心 2025年第5期337-340,378,共5页

针对气流激振力对燃气轮机双转子系统的非线性动力学复杂问题,以某燃气轮机双转子系统为研究对象,建立了考虑压气机叶片气流激振力的双转子非线性动力学模型,采用四阶龙格库塔法对压气机双转子系统的运动微分方程进行求解,研究压气机叶... 针对气流激振力对燃气轮机双转子系统的非线性动力学复杂问题,以某燃气轮机双转子系统为研究对象,建立了考虑压气机叶片气流激振力的双转子非线性动力学模型,采用四阶龙格库塔法对压气机双转子系统的运动微分方程进行求解,研究压气机叶片气流激振力对燃气轮机双转子系统的非线性动力学影响规律。结果表明,在临界转速附近,非线性动力学行为简单,而临界转速以后的高转速下非线性动力学行为复杂,研究结果为双转子系统及压气机设计提供理论支撑。 展开更多

关键词 压气机 气流激振力 双转子系统 非线性动力学

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流体机械转子系统非线性振动机理研究 被引量：3

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作者 张振杰 赵金月 +3 位作者 常学森 刘爱玲 姚权桐 高攀龙 《流体机械》 CSCD 北大核心 2024年第1期56-61,75,共7页

为解决现有转子的线性振动模型难以精确描述转子非线性振动的问题,建立了基于Muszynska非线性密封力模型的转子-密封-轴承系统的非线性运动模型。运用四阶龙格-库塔法求解了转子系统的非线性运动方程,分别分析了在3000,8500,12000,15000... 为解决现有转子的线性振动模型难以精确描述转子非线性振动的问题,建立了基于Muszynska非线性密封力模型的转子-密封-轴承系统的非线性运动模型。运用四阶龙格-库塔法求解了转子系统的非线性运动方程,分别分析了在3000,8500,12000,15000 r/min转速下转子的轴心轨迹图;还求解了转速、转子结构和轴承尺寸等参数下的振动分岔图。基于建立的非线性振动模型,搭建了转子-密封-轴承系统试验台,探究了压强对转子轴心轨迹振动的影响,最终从模拟和试验2个方面探究了转子的振动规律,为进一步的优化提供基础。结果表明,在转子转速由3000 r/min增大到12000 r/min的过程中,轴心轨迹图由无量纲半径为0.4的圆形逐渐变为成倍周期图型;当转速超过15000 r/min时,转子的振动变得没有规律,变成混沌图;从转子不同影响参数下的分岔图发现,转子系统的振幅与转速和密封长度成正比,与密封间隙和轴承润滑长度成反比;在设计转子结构时可以通过增加密封间隙或延长轴承润滑长度的方式降低振幅。在转子系统中,影响最大的因素是转子转速,其次是转子结构。 展开更多

关键词 muszynska非线性流体激振力 转子-密封-轴承系统 振动特性

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汽轮机非线性间隙气流激振力作用下含裂纹转子的振动特性研究 被引量：14

3

作者 瓮雷 杨自春 曹跃云 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第5期89-95,共7页

建立了在汽轮机非线性间隙气流激振力作用下裂纹转子-轴承系统的动力学分析模型,并采用数值积分方法研究此类裂纹转子系统的分岔与混沌特性。利用Poincare截面和分岔图的变化分析汽轮机非线性间隙气流激振力和裂纹深度对系统振动响应特... 建立了在汽轮机非线性间隙气流激振力作用下裂纹转子-轴承系统的动力学分析模型,并采用数值积分方法研究此类裂纹转子系统的分岔与混沌特性。利用Poincare截面和分岔图的变化分析汽轮机非线性间隙气流激振力和裂纹深度对系统振动响应特性的影响。分析结果表明:汽轮机非线性间隙气流激振力会使得系统的周期性运动状态提前,且混沌区域发生明显的减小;在浅裂纹时,汽轮机非线性间隙气流激振力对系统的响应起主导作用,且在超临界转速区域出现周期8运动;随着裂纹深度的增加,系统运动的混沌区域逐渐减小几乎消失,在超临界转速区域的逆周期运动演变为较长的周期3运动。研究结果可以作为含裂纹转子在汽轮机非线性间隙气流激振力作用下耦合故障发生的典型特征,也可作为此类耦合故障诊断的依据。 展开更多

关键词 转子 汽轮机非线性间隙气流激振力 裂纹 非线性振动

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激振力作用下周边夹紧圆板过屈曲构形附近的非线性振动 被引量：3

4

作者 赵永刚 马连生 李世荣 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2005年第2期137-140,共4页

基于von Kármán薄板非线性理论,分析讨论了面内径向周期变化载荷作用下,周边可移夹紧圆板在过屈曲构形附近的轴对称非线性振动,利用Ritz kantorovich平均方法将von Kármán板方程组简化为非线性常微分方程组,并通过... 基于von Kármán薄板非线性理论,分析讨论了面内径向周期变化载荷作用下,周边可移夹紧圆板在过屈曲构形附近的轴对称非线性振动,利用Ritz kantorovich平均方法将von Kármán板方程组简化为非线性常微分方程组,并通过打靶法数值求解,利用数值结果考察了过屈曲构形、不同的激振力、激振频率以及自振振幅对振动响应的影响. 展开更多

关键词 非线性振动 圆板 过屈曲 激振力

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矩形断面非线性驰振自激力测量及间接验证中若干重要问题的讨论 被引量：7

5

作者 朱乐东 庄万律 高广中 《实验流体力学》 CSCD 北大核心 2017年第3期16-31,共16页

采用专门研制的小型动态测力天平,通过弹簧悬挂节段模型内置天平同步测力测振风洞试验,对3∶2矩形断面的非线性驰振自激力进行了测量。比较了基于实测自激力重构的节段模型位移响应时程与试验结果,从而对自激力测量精度进行了间接的验证... 采用专门研制的小型动态测力天平,通过弹簧悬挂节段模型内置天平同步测力测振风洞试验,对3∶2矩形断面的非线性驰振自激力进行了测量。比较了基于实测自激力重构的节段模型位移响应时程与试验结果,从而对自激力测量精度进行了间接的验证;讨论了在进行这种验证时考虑节段模型系统等效阻尼和刚度参数非线性特性的重要性、非风致附加自激力和风致自激力在动态力中的占比、忽略非风致附加气动阻尼力和惯性力的非线性特性对自激力测量精度的影响等若干重要问题。结果显示:对于3∶2矩形断面,非风致附加自激力在测得的总动态力中的占比超过了风致自激力的占比,因此从测得的总动态力中提取自激力时必须扣除非风致附加自激力;非风致附加气动阻尼力和惯性力的非线性对驰振自激力测量精度有一定影响,值得考虑;节段模型系统等效阻尼和刚度参数的非线性对节段模型驰振位移响应的重构精度有明显影响,在验证自激力测量精度时必须加以考虑。 展开更多

关键词 2矩形断面 驰振 弹簧悬挂阶段模型 同步测力测振试验 自激力 非风致附加气动阻尼 非风致附加气动质量 非线性

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超超临界汽轮机密封非线性汽流激振力影响的转子运动特性 被引量：1

6

作者 曹丽华 高路路 司和勇 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第21期29-35,42,共8页

密封汽流激振作用常诱导转子非线性运动失稳。建立某1 000 MW汽轮机高压缸隔板密封模型,通过动网格技术和多频涡动模型得到非线性密封汽流激振力拟合模型。基于转子动力学建立包含非线性油膜力的转子-轴承-密封系统运动耦合模型,分析非... 密封汽流激振作用常诱导转子非线性运动失稳。建立某1 000 MW汽轮机高压缸隔板密封模型,通过动网格技术和多频涡动模型得到非线性密封汽流激振力拟合模型。基于转子动力学建立包含非线性油膜力的转子-轴承-密封系统运动耦合模型,分析非线性密封汽流激振力对系统运动特性的影响。研究表明:非线性密封激振力的拟合模型具有较好的计算精度,且更贴近实际情况;汽轮机在冲转升速过程中,以转子的不平衡响应以及非线性油膜力诱发系统失稳为主。对于不同压比工况,额定转速运行后,当负荷一定时,压比越大,汽流激振现象越明显。随着负荷升高,汽流激振的影响显著增强,也加剧了压比对汽流激振的影响程度,使得密封汽流激振的影响增加,导致系统严重失稳。 展开更多

关键词 超超临界机组 密封汽流激振 非线性密封汽流激振力拟合模型 运动特性

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考虑边界层效应的汽轮机非线性间隙气流激振力分析

7

作者 刚宪约 孙一 +2 位作者 柴山 曲庆文 姚福生 《汽轮机技术》 北大核心 2002年第1期14-15,19,共3页

从流体动力学出发 ,应用动量定理研究汽轮机短直叶片由于间隙引起的非线性气流激振力问题 ,综合考虑了叶片的各项设计参数并应用理论分析的方法导出普遍适用的计算公式 ,解决了Alford公式中需人为选取效率系数的困难。

关键词 转子动力学 非线性激振力 气流 边界层效应 汽轮机

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汽流激振力诱导汽轮机转子的非线性运动特征 被引量：8

8

作者 司和勇 曹丽华 +1 位作者 颜洪 李盼 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第10期3250-3258,共9页

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... 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。 展开更多

关键词 超超临界机组 非线性汽流激振力 非线性运动 混沌 分岔

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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 被引量：11

9

作者 李同杰 孙启国 王娟 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2007年第4期144-146,150,共4页

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... 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。 展开更多

关键词 离心泵 流体激振力 非线性油膜力 分岔

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离心泵变工况流场及叶轮流体激振力研究 被引量：14

10

作者 刘占生 刘全忠 王洪杰 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第12期1304-1308,共5页

目前采用势流理论计算离心泵叶轮的流体激振问题的结果不佳,对离心泵三维流场进行了定常和非定常计算,分析了不同工况下离心泵蜗壳内的压力分布情况,研究了不同工况下的离心泵叶轮上的稳态和瞬态作用力的变化规律.计算结果表明,稳态作... 目前采用势流理论计算离心泵叶轮的流体激振问题的结果不佳,对离心泵三维流场进行了定常和非定常计算,分析了不同工况下离心泵蜗壳内的压力分布情况,研究了不同工况下的离心泵叶轮上的稳态和瞬态作用力的变化规律.计算结果表明,稳态作用力在不同工况下的计算值能较好符合实验数据,离心泵偏离设计工况时稳态作用力会显著增加;瞬态作用力与叶轮和隔舌的干涉流动有很大关系,不同工况下瞬态作用力呈周期变化,其变化频率与叶片通过频率基本一致,随流量增大其幅值也显著增大.对稳态和瞬态作用力进行深入研究可以为离心泵叶轮流固耦合振动分析打下基础,有利于离心泵叶轮转子系统的减振降噪. 展开更多

关键词 离心泵 变工况 流体激振力 滑移网格 数值计算

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流体激发结构振动响应预测模型及激振力的识别 被引量：2

11

作者 李德葆 苏铭德 +3 位作者 诸葛洪程 王波 张延教 孙保苍 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 1991年第1期6-13,共8页

本文引入模态分析方法用以建立流体诱发结构振动的应变响应予测模型。具体讨论了处于横向流作用下的单根圆柱的振动应变响应问题,推导了用模态参数表达的应变传递函数矩阵及应变响应的表达式,叙述了应用电阻应变计来测量应变响应和应变... 本文引入模态分析方法用以建立流体诱发结构振动的应变响应予测模型。具体讨论了处于横向流作用下的单根圆柱的振动应变响应问题,推导了用模态参数表达的应变传递函数矩阵及应变响应的表达式,叙述了应用电阻应变计来测量应变响应和应变传递函数的方法。在此基础上,测量了在某一流场条件下的振动应变响应,据此识别了流体激励力谱。实验结果表明,在雷诺数为10~4左右时,流体的激振力主要来自旋涡脱落,湍流脉动所起作用则较小。 展开更多

关键词 流体结构 激发振动 应变 激振力

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流体激振力对高速泵转子振动特性的影响研究 被引量：7

12

作者 窦唯 刘占生 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2013年第3期377-382,共6页

对高速泵三维流场进行了非定常计算,分析了高速泵内的压力分布情况。研究了高速泵叶轮上的稳态径向力和脉动径向力,分析了流体激振力对高速泵叶轮系统的振动及其轴心轨迹的影响。计算结果表明:泵内部流场的压力分布合理,稳态作用力的计... 对高速泵三维流场进行了非定常计算,分析了高速泵内的压力分布情况。研究了高速泵叶轮上的稳态径向力和脉动径向力,分析了流体激振力对高速泵叶轮系统的振动及其轴心轨迹的影响。计算结果表明:泵内部流场的压力分布合理,稳态作用力的计算符合实际数据;瞬态作用力与叶轮和隔舌的干涉流动有很大关系;在脉动激振力作用下,泵转子振动响应谱图中出现了脉动激振力的频率及其谐波频率。 展开更多

关键词 高速泵 振动 转子 流体激振力 数值计算

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高速离心泵隔舌对流体激振力的影响研究 被引量：6

13

作者 窦唯 刘占生 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第6期705-713,共9页

为了研究隔舌厚度对高速离心泵压力脉动的影响规律,采用基于RNG k-ε型封闭的Reynold平均方程和滑移网格技术对三维非定常流进行了数值模拟,得到了内部流场特性及泵的压力脉动情况,并对其进行了频域分析。计算结果表明:在设计工况下,叶... 为了研究隔舌厚度对高速离心泵压力脉动的影响规律,采用基于RNG k-ε型封闭的Reynold平均方程和滑移网格技术对三维非定常流进行了数值模拟,得到了内部流场特性及泵的压力脉动情况,并对其进行了频域分析。计算结果表明:在设计工况下,叶轮受到的激振力与叶轮和隔舌的压力脉动有关;激振力的频率主要成分是叶片通过隔舌的频率;流体激振力的幅值随着隔舌厚度的增加而增加。 展开更多

关键词 高速离心泵 滑移网格 流体激振力 频域分析 数值模拟

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偏心及部分进汽下密封间隙流体激振力数值研究 被引量：1

14

作者 郭瑞 杨建刚 +1 位作者 曹浩 孙丹 《流体机械》 CSCD 北大核心 2011年第1期20-24,共5页

喷嘴配汽汽轮机在部分进汽时调节级附近会形成极不均匀的流场,不仅影响调节级动叶轮周力的分布,还会对临近密封间隙内的流场及流体对转子的作用力产生扰动。以某国产300MW汽轮机端部汽封间隙为参考,建立密封间隙CFD模型,求解三维、粘性... 喷嘴配汽汽轮机在部分进汽时调节级附近会形成极不均匀的流场,不仅影响调节级动叶轮周力的分布,还会对临近密封间隙内的流场及流体对转子的作用力产生扰动。以某国产300MW汽轮机端部汽封间隙为参考,建立密封间隙CFD模型,求解三维、粘性、可压缩N-S方程,研究了不同进汽方式、偏心情况下流场特性及流体对转子作用力。结果表明:部分进汽的位置、转子的偏心距及两者的相对位置对汽流力的大小、方向和变化趋势产生了较大的影响。在某些部分进汽情况下,偏心距增大也会减小汽流力。 展开更多

关键词 部分进汽 CFD 密封间隙 流体激振力

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横向流体激振力作用下叶轮转子的分岔特性 被引量：1

15

作者 李同杰 王娟 孙启国 《动力工程》 EI CSCD 北大核心 2007年第4期477-481,共5页

将离心叶轮转子系统简化为Jeffcott转子,建立了带有支座松动与碰摩耦合故障的不平衡离心叶轮转子在非线性横向流体激振力和非线性轴承油膜力作用下的振动分析模型,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,... 将离心叶轮转子系统简化为Jeffcott转子,建立了带有支座松动与碰摩耦合故障的不平衡离心叶轮转子在非线性横向流体激振力和非线性轴承油膜力作用下的振动分析模型,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对含有松动与碰摩的离心叶轮转子系统动力学性能的影响。结果表明:在转速较高时,横向流体激振力对该类转子的分岔特性有较大影响。 展开更多

关键词 能源与动力工程 离心叶轮转子 流体激振力 非线性油膜力 分岔

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用振荡流体力学方法确定汽轮机叶片的气动激振力 被引量：1

16

作者 陈佐一 吴晓峰 《汽轮机技术》 北大核心 1996年第5期283-288,共6页

】提出了利用振荡流体力学方法确定由于不均匀来流（如静叶出口尾迹等）引起的在汽轮机转子叶片上的三元非定常气动力。将任意非定常来流通过付里叶变换转化成若干个简谐振荡来流的迭加，用振荡流体力学的方法进行振荡流场计算，从而得... 】提出了利用振荡流体力学方法确定由于不均匀来流（如静叶出口尾迹等）引起的在汽轮机转子叶片上的三元非定常气动力。将任意非定常来流通过付里叶变换转化成若干个简谐振荡来流的迭加，用振荡流体力学的方法进行振荡流场计算，从而得到作用在叶片上的气动激振力，与试验结果对照证实了该方法的可行性。 展开更多

关键词 振荡流体力学 汽轮机 叶片 气动激振力

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含间隙碰撞振动系统的非线性振动特性 被引量：26

17

作者 卢绪祥 刘正强 +1 位作者 黄树红 李录平 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第5期388-393,共6页

基于广义Hertz接触理论,建立了含对称间隙结构的碰撞振动动力学模型,采用四-五阶Runge-Kutta法进行了数值求解,并通过分析不同频率比、激振力幅值和间隙下的分岔图、相图、Poincaré图和功率谱图研究了该模型的非线性振动特性.结果... 基于广义Hertz接触理论,建立了含对称间隙结构的碰撞振动动力学模型,采用四-五阶Runge-Kutta法进行了数值求解,并通过分析不同频率比、激振力幅值和间隙下的分岔图、相图、Poincaré图和功率谱图研究了该模型的非线性振动特性.结果表明:随着频率比、激振力幅值和间隙的改变,碰撞振动系统出现了周期、倍周期和混沌运动;频率比和激振力幅值对系统的非线性振动特性影响很大,出现了较宽的混沌带,而间隙对系统响应的影响相对较小,但在较小间隙的变化范围内,系统的振动特性变化却较显著. 展开更多

关键词 间隙 碰撞振动系统 HERTZ接触理论 非线性振动 频率比 激振力幅值 混沌运动

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汽轮机间隙气流激振力分析 被引量：16

18

作者 柴山 张耀明 +2 位作者 曲庆文 赵又群 姚福生 《中国工程科学》 2001年第4期68-72,共5页

基于流体动力学 ,应用动量定理研究汽轮机直叶片、短扭叶片、长扭叶片以及汽轮机调节级由于间隙引起的气流激振力问题 ,综合考虑了叶片的各项设计参数并应用理论分析方法导出普遍适用的计算公式 ,解决了Alford公式中需人为选取效率系数... 基于流体动力学 ,应用动量定理研究汽轮机直叶片、短扭叶片、长扭叶片以及汽轮机调节级由于间隙引起的气流激振力问题 ,综合考虑了叶片的各项设计参数并应用理论分析方法导出普遍适用的计算公式 ,解决了Alford公式中需人为选取效率系数的困难。数值实验的结果表明 ,所导出的计算公式是可靠的。 展开更多

关键词 汽轮机 气流激振力 流体动力学 叶片 设计 间隙气流

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气流激振对球轴承涡轮增压器转子动力学特性的影响 被引量：7

19

作者 黄若 张威力 +1 位作者 邢卫东 张烨 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第19期140-146,共7页

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... 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。 展开更多

关键词 涡轮增压器 转子动力学 密封流体激振力 叶顶间隙气流激振力

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非线性松动转子密封系统的耦合振动分析 被引量：3

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作者 姚德臣 殷玉枫 朱建儒 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2009年第10期1379-1383,1388,共6页

随着旋转机械结构参数的提高,作用在转子上的气流激振力将显著增大。笔者针对松动转子密封系统进行了研究。应用Muszynska非线性密封力模型,建立了在气流激振力作用下的松动转子系统耦合动力学方程,分析了在非线性密封力作用下的松动转... 随着旋转机械结构参数的提高,作用在转子上的气流激振力将显著增大。笔者针对松动转子密封系统进行了研究。应用Muszynska非线性密封力模型,建立了在气流激振力作用下的松动转子系统耦合动力学方程,分析了在非线性密封力作用下的松动转子运动特性。着重讨论了迷宫密封的物理和结构参数对松动转子运动特性的影响。研究结果表明:系统具有非常丰富的非线性动力学行为,气流激振力对松动转子的准周期运动有明显的抑制作用,密封结构的各主要参数对系统稳定性有很大影响,可以通过调整密封参数来改善系统的动态稳定性。 展开更多

关键词 非线性密封力 松动转子 耦合振动 气流激振力

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