两相流挤压油膜阻尼器-转子系统动力学特性理论及实验研究 (1)

《两相流挤压油膜阻尼器-转子系统动力学特性理论及实验研究 (1)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、天津大学博士学位论文两相流挤压油膜阻尼器-转子系统动力学特性理论及实验研究TheoreticalandExperimentalResearchonDynamicsofTwoPhaseFlowSqueezeFilmDamper-Rotorsystem学科专业：一般力学与力学基础研究生：张微指导教师：丁千教授天津大学机械工程学院2017年5月万方数据万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学

2、或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据万方数据中文摘要透

3、平机械包括各类泵、压缩机、涡轮机等，主要由转轴、盘片和支撑三部分组成，广泛应用于航天、航海、能源等行业和领域。现代透平机械系统的转子通常工作在一阶甚至更高阶临界转速以上，在接近或者通过系统各阶临界转速时，转子会产生很大的振动，支承系统所承受载荷也随之剧增，导致动静碰摩、结构疲劳、系统故障以及破损。挤压油膜阻尼器（Squeezefilmdamper,SFD）因其结构简单、减振效果显著，而应用于转子系统中，用来抑制其过临界转速振动。然而，阻尼器的减振性能受到多种因素的影响，气液两相流就是削弱其减振效果的主要原因之一。当阻尼器的油腔内存在着气

4、液两相流时，其动力学特性会随着激励类型和供油压力的改变而改变。在油腔中引入弹性环可以改善弹性环式挤压油膜阻尼器（Elasticringsqueezefilmdamper,ERSFD），然而该阻尼器对转子系统动力学特性影响的研究方法目前只停留在理论研究阶段。研究两相流和弹性环对于挤压油膜阻尼器减振特性及转子动力学特性的影响，具有非常重要的理论与工程意义。本文对两相流挤压油膜阻尼器和弹性环式挤压油膜阻尼器的动力学特性进行理论与实验研究，具体研究内容包括：（1）两相流对阻尼器油膜特性的影响。使用流体体积方法（Volumeoffluidmeth

5、od,VOFmethod）分析挤压油膜阻尼器空气吸入的区域，研究不同偏心率状况下，两相流对挤压油膜阻尼器油膜压力和油膜参数的影响；使用基于Rayleigh-Plesset方程的均相流模型，分析不同参考气体体积分数下，两相流对阻尼器油膜压力及油膜参数的削弱作用；对比两种计算方法的优劣，为转子动力学研究打下基础。（2）不同范围压力下的挤压油膜阻尼器油膜特性实验研究。在极低供油压力下，分别对阻尼器分别施加周期激励和脉冲激励，得到附加质量、阻尼等阻尼器油膜参数随气体体积分数的变化特点；在正常供油压力下，对阻尼器施加周期激励，分析油膜参数并与低供

6、油压力实验结果进行比较；在实验过程中拍摄视频，图解油膜的空气吸入过程，显示激励幅值对空气吸入的影响，分析两相流对阻尼器响应的影响及低频振动现象。（3）两相流对挤压油膜阻尼器-转子系统动力学特性的影响。考虑转盘横向振动及摆动，建立挤压油膜阻尼器-单盘转子动力学模型，分析不同气体体积分数下，两相流对转子共振、分岔与混沌的影响。（4）两相流挤压油膜阻尼器-转子系统的动力学实验研究，验证理论分析结果。以转子系统实际工况为基础，建立挤压油膜阻尼器-转子实验台，在不同的I万方数据偏心质量及气体体积分数下，进行升速扫频，记录转盘在每个转速下的振动信号

7、；分析了两相流对系统过临界转速响应的影响，与理论建模结果对比；讨论了两相流导致的超谐共振及分岔，以及转子的低频振动现象。（5）分析了弹性环式挤压油膜阻尼器的减振特性。建立了弹性环式挤压油膜阻尼器-转子动力学模型，结合有限元方法，将转子系统的一个涡动周期平均分成10个时间步；在不同时刻，计算阻尼器内、外油腔的油膜压力，油膜系数以及弹性环与油腔内、外壁的接触情况；讨论了弹性环式挤压油膜阻尼器的减振机理，及弹性环对于调节系统非线性的作用。关键词：转子系统；挤压油膜阻尼器；两相流；极低供油压力；实验研究；弹性环式挤压油膜阻尼器；动力学特性II万

8、方数据AbstractTurbomachinery,suchasbumps,compressorsandturbines,iswidelyusedinmanykindsofrotatingmachinery