不同油膜力模型转子系统的非线性动力学分析

采用有限元法建立实际200MW汽轮发电机组低压段转子-轴承系统非线性动力学方程,应用固定界面模态综合法对其进行降维计算,使系统由原来的112个自由度降为现在的8个自由度,从而显著地提高了数值计算分析的效率.采用Lung-Kutta法对降维后非线性动力学方程进行计算,模拟和比较了转子在椭圆瓦和修正圆瓦油膜力模型作用下发生油膜失稳的典型特征,并采用打靶法计算其Floquet乘子,利用Floquet理论分析转子升速过程运动状态和分岔类型.     

实际机组低压转子-轴承系统非线性动力学

采用有限元法建立200MW汽轮发电机组低压段转子—轴承系统非线性动力学方程,采用固定界面模态综合法对其进行降维计算,使系统由原来的112个自由度降为现在的8个自由度,从而显著提高了数值计算分析的效率.采用Runge-Kutta法对降维后的系统进行多种计算,模拟了200MW汽轮发电机组低压段转子—轴承系统在固定转速下随各个结构参数变化时的动力学行为,主要分析了转子的润滑油黏度、偏心距、轴承长径比、和间隙比对系统前轴承失稳转速的影响.同时利用Flo- quet理论比较准确的分析了系统运动状态和分岔类型.     

多自由度碰磨转子系统非线性动力学特性分析

大型旋转机械转子、静碰摩故障具有高维非线性特征,由此产生的机械故障时有发生.根据某航空发动机转子,考虑非对称圆盘的陀螺力矩效应条件下,利用拉格朗日原理建立8个自由度弹性支撑转子系统的碰磨动力学模型.研究表明,当系统发生碰磨时,其幅频特性有明显变化;引进改进的POD方法成功将具有碰磨故障的系统降维为具有两个自由度低维非线性系统.数值模拟结果显示降维系统具有与原系统一致的非线性动力学特征,表明本方法对解决高维非线性问题具有较好的有效性.此外,还利用C-L方法对其进行分岔分析,讨论了系统参数与系统动态行为之间的关系,得到了含碰磨故障转子各种不同分岔模式,准确反映了碰磨转子的动力学特征.     

耦合故障转子系统的降维及动力学特性

比较非线性Galerkin法和标准Galerkin法在处理滚动轴承和不对中、碰摩故障引起复杂非线性问题时的降维效果,并用非线性Galerkin法进一步分析故障转子系统的动力学特性.考虑花键联轴器不对中啮合力,建立不对中-碰摩耦合故障转子-滚动轴承-花键联轴器系统动力学模型,采用两种Galerkin法对转子系统进行降维,并进行数值仿真,利用分岔图和瀑布图等进行对比分析.结果表明:非线性Galerkin法在处理不对中单一故障及不对中-碰摩耦合故障转子系统所得结果均能与未降维系统较好地吻合,而标准Galerkin法所得结果则存在一定差别甚至出现降维方法失效;应用非线性Galerkin法进一步分析故障转子系统发现,尽管降维使故障转子系统的维数减少,但并未改变故障转子的动力学特性,其故障特征信息仍得到保留.     

滑动轴承多跨转子系统分岔点预测

滑动轴承转子系统是一类多自由度非线性非自治动力系统,广泛应用于工业实际。生产实践中,设计观念和维修体制的变革提出了稳定性量化分析的要求。本文首先描述了一种基于轨线保稳降维方法的转子轴承系统的稳定性量化分析,即首先利用数值积分对高维非线性转子系统进行解耦,将Rn轨线映射为一系列R1映像轨线,并将各自由度的运动方程中除该自由度外的所有状态变量用积分结果代换,得到n个互相解耦、含有多个时变参数的单自由度方程。其次再在R1观察空间中定义轨线的稳定裕度,根据轨线稳定裕度利用灵敏度技术预测动力系统的分岔点。最后,对一个滑动轴承支承的三跨转子模型实验台建立动力学方程,并利用上述方法预测该转子系统发生分岔的参数值和分岔特性。预测得到的分岔参数值与采用直接数值积分法在Poincasé截面得到的分岔参数值基本一致,且2种方法在分岔点处判断得到的分岔性质完全相同。由此可见,该方法不仅与直接数值积分方法得到的结果一致,而且由于该方法利用了灵敏度技术因而其分岔点的搜索过程比直接数值积分法快得多。     

推力轴承对柔性转子系统的非线性动力影响

针对推力轴承支承下,推力轴承对柔性转子系统的稳定性影响问题,考虑转子的倾斜后得到了推力轴承提供的非线性力和力矩,建立了单盘柔性转子系统的有限元模型.将转子的轴向和横向运动方程相结合,对其线性自由度进行缩减后形成了整个系统的动力方程,运用打靶法和Floquet稳定性分叉理论,分析了推力轴承以及圆盘质量偏心对整个系统的非线性动力影响.数值结果表明,推力轴承对整个系统运行的稳定性和分叉行为有很大影响,推力轴承延迟了系统周期解的分叉,提高了临界转速和失稳转速,降低了转子共振振幅,因此推力轴承有助于转子系统的稳定运行.     

电磁轴承支承转子系统的运动稳定性

结合定参数PID控制器方程和具有陀螺效应的不对称转子运动方程形成了电磁轴承支承的转子系统的机电耦合动力学方程.将Poincaré映射与Newton打靶法相结合求解了系统非线性不平衡周期响应.结合Floquet分岔理论分析了系统周期运动的稳定性边界和分岔行为.对电磁轴承支承的转子系统设计了变参数PID控制规律,运用所设计的PID控制算法对系统进行计算,发现变参数PID控制算法使得系统非线性周期响应的稳定性有所提高,保证了系统稳定的谐波运动.     

大自由度的转子－滑动轴承系统非线性动力学分析

本文以研究多跨转子－滑动轴承系统在大激励下的动力性态为目标，提出了一套新的关于大自由度的转子－轴承－基础系统的非线性动力学计算方法．其中引入块三对角矩阵追赶法求解上述问题构成的大型矩阵；提出中心差分法＋Ｈｏｕｂｏｌｔ法的预估计－校正时间积分法，以解决二阶隐式非线性方程的时间积分问题；系统方程在物理坐标ｘ和ｙ上的“解耦”，使计算速度和计算精度得以进一步的提高．本文介绍了系统初始位移值的计算方法、计入基础参振的计算方法和非线性油膜力数据库的应用上述方法为大自由度的多跨转子－油承－基础系统的非线性动力学性态的研究提供了一种高效、高精度的计算工具．     

POD方法在转子系统降维中的应用(英文)

将POD(Proper Orthogonal Decomposition)方法应用到转子动力系统中.建立一端松动的7个自由度非线性转子模型,考虑到混沌信号中包含各种不稳定的周期轨道,因此含有较多的系统信息,利用POD方法从混沌信号中获得一组POMs,并将原系统投影到该组POMs(Proper Orthogonal Modes)上,得到原系统4个自由度的近似等效模型,通过降维前后模型的定性性质比较,包括轴心轨迹、相图、分岔图等的比较可以看出降维后系统较好的保持了原系统的动力学特性,说明POD方法对于该模型降维是有效的.     

大自由度的转子－滑动轴承系统非线性动力学分析（Ⅱ）

本文以作者提出的关于大自由度的转子－轴承－基础系统的非线性动力学计算方法，详细地考察了转子轴承系统非线性的稳定性问题．其中主要包括：不平衡质量大小和分布对转子轴承系统稳定性的影响；某些转子轴承系统，当其转速高于线性失稳转速时，转子轴心可涡动于一个小的轨迹而不发散的现象之原因的探索；多跨转子轴承系统在不同类别大激励下的动力性态研究等．仿真计算的结果与对比性的实验结果较为吻合