基于板结构理论的旋转叶片-机匣碰摩动力学特性分析

《基于板结构理论的旋转叶片-机匣碰摩动力学特性分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、万方数据东北大学硕士学位论文摘要基于板结构理论的旋转叶片一机匣碰摩动力学特性研究摘要旋转机械在军用以及民用设备中得到广泛的应用，如：航空、航天和动力等领域。在发动机研究领域当中，一方面，为了提高发动机动力以及压气效率，要使叶片与机匣内壁间隙尽量小；另一方面，叶片旋转时，在离心力与气动载荷作用下，叶片会发生变形，这样可能会导致叶尖与机匣发生碰摩，引起发动机故障。叶片一机匣碰摩是一个非常复杂的过程，因此研究叶片一机匣碰摩机理及动力学特性具有重要的理论意义。本文主要以旋转叶片一机匣为研究对象，基于能量法、Hamilton变分原理以及伽辽金

2、截断法，建立多载荷作用下的旋转叶片动力学模型。研究不同外激励下叶片及机匣的振动特性，分析了叶片和机匣在离心力、气动力以及不同碰摩情况如：线碰摩f沿着整个叶尖宽度碰摩)、点碰摩和局部碰摩下的叶片的振动响应。本文主要开展了以下几方面工作：(1)基于板壳振动理论及板的能量方程，采用Hamilton变分原理建立多载荷作用下的悬臂板数学模型，模型中考虑了离心刚化，旋转软化以及科氏力等特性。同时对叶片进行模态测试试验，通过与试验结果以及有限元结果对比，验证了本文所开发的悬臂板叶片模型的准确性。(2)建立考虑碰摩的悬臂板．机匣耦合动力学模型，分析

3、了等厚度叶片在碰摩力、离心力和气动力作用下的叶片振动响应。讨论了叶片的旋转转速、叶尖与机匣的最小间隙、机匣刚度等因素对叶片及机匣振动响应的影响。(3)建立了更接近真实叶片的变厚度叶片模型，分析变厚度叶片在碰摩力、离心力和气动力作用下系统的振动响应，讨论了叶片旋转转速、叶尖与机匣的最小间隙、机匣刚度等因素对叶片及机匣振动响应的影响，分析了变厚度叶片的振动响应。(4)当叶片圆盘与旋转轴安装出现角度不对中时，引起叶尖不同位置与机匣内壁间距不等，在离心力，气动力作用下叶尖与机匣可能发生点碰摩及局部碰摩。本文在给定不对中角的情况下判定了碰摩形

4、式，分析了叶片一机匣发生点碰摩、局部碰摩及在升速过程中叶片的振动响应。(5)通过叶片局部碰摩的试验，分析了转速、叶片侵入量以及不同机匣材料对叶片振动响应的影响。关键词：叶片；机匣；动频；碰摩；升速；试验一TTT—万方数据东北大学硕士学位论文AbstractResearchonDynamicCharacteristicsofRotatingBlade—casingRubbingBasedonPlateTheoryAbstractRotatingmachineryhasbeenwidelyusedinmilitaryandcivilia

5、neqmpmentsuchasaviation，aerospace，poweretc．Inthestudyofenginefield，ontheonehand，inordertoimprovetheenginepowerandcompressorefficiency,dotheclearancebetweenbladeandinnercasingassmallaspossible；ontheotherhand，bladedeformationOCCURSwhilethebladerotatesundertheimpactofcent

6、rifugalforceandaerodynamicloads．ItCancausearub—impactbetweenblade—tipandcasing，consequentlyenginefailuregenerates．Itisanextremelycomplicatedprocessinblade--casingrub--impact；thereforestudyontherubbingdynamicmechanismanddynamiccharacteristicsareofgreattheoreticalsignifi

7、cance．Inthispaper,itmainlytakesrotatingt21adeasresearchproject，basedonenergymethod，HamiltonvariationprincipleandGalerkintruncationmethod，thedynamicmodelofrotatingbladeundermulti—loadcanbeestablishedandinvestigatestheblade—casingvibrationcharacteristicwithdifferentexter

8、ualexcitation，furthermoreanalyzesthebladevibrationresponsesundercentrifugalforce，aerodynamicloadsanddifferentrub—impa