Jeffcott转子汽流激振与非定常过程分析

论文摘要

旋转机械是国家基础建设中应用最广泛的一种装备,在工业的各个重要领域发挥着无可替代的作用。随着科学技术的发展,汽轮机向高速、重载方向发展,在稳定性、载荷、可靠性和自动控制等方面提出了更高的要求。在旋转机械升速过程中,当柔性转子的转速超过转子的一阶临界频率时,非定常响应影响系统的稳定性。因此,启动过程的安全和稳定性分析,对大型旋转机械的安全运行很重要。本文在前人工作的基础上,通过对求解单自由度系统非定常近似解的方法研究,发展了求解带准循环坐标非定常解的方法,得到求解多自由度系统的非定常解的方法,分别推导了非线性动力系统共振情况的详细求解过程,并且将其应用于转子系统分析。鉴于转子-轴承系统在大型汽轮发电机组中所起的重要作用,有必要对其动力学行为,特别是其非线性动力学行为进行分析与研究。以往对转子-轴承系统非线性动力学行为的研究多用数值方法,难以得到所研究问题的解析解。本文应用求解多自由度系统的非定常解的方法,对转子系统进行求解分析,得到了近似解析解;通过数值计算结果,讨论了加速过程中非定常运动的特性。鉴于非线性油膜力在转子动力学重要地位,采用求解多自由度非定常解的方法,探讨和研究了带有非线性油膜力的转子系统,考虑到油膜力的强非线性,采用短轴承油膜力模型,应用Taylor展开原理将油膜力分成的线性部分和非线性部分,按照这种方法,分析转子—密封—轴承模型的非定常过程特性,得到第一次近似解表达式;并分析质量对幅值的影响和油膜力对幅值的影响。该方法得到的结果有益于优化系统的参数和旋转机械错误诊断。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外相关研究的历史与现状
• 1.2.1 非线性动力学发展简介
• 1.2.2 平均法的发展与研究现状
• 1.2.3 求解非定常过程解析解的方法发展与研究现状
• 1.2.4 转子非线性动力学研究现状
• 1.3 本课题主要研究内容
• 第2章 平均法和求非定常解的平均法
• 2.1 单自由度的平均法
• 2.2 求单自由度非定常解的平均法
• 2.3 本章小结
• 第3章 具有任意个准循环坐标的非定常解
• 3.1 具有任意准循环坐标的多自由度系统
• 3.2 正交性的证明
• 3.3 共振情况的非定常解
• 3.4 本章小结
• 第4章 汽轮机转子汽流激振与非定常过程分析
• 4.1 Muszynska模型
• 4.2 转子模型
• 4.2.1 转子动力学模型
• 4.2.2 非线性项作Taylor展开
• 4.2.3 对转子运动方程进行非定常分析
• 4.3 数值计算与分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 转子—密封—轴承系统的非定常过程分析
• 5.1 转子—密封—轴承系统动力学模型
• 5.2 油膜力模型
• 5.2.1 无限短轴承油膜力模型
• 5.2.2 静平衡位置分析
• 5.2.3 求油膜力各项系数
• 5.3 转子—密封—轴承系统非定常过程分析
• 5.4 数值计算与分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录（1）
• 附录（2）
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢