含挤压油膜阻尼器支承转子特性分析和减振机理探究

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1、中图分类号：V231.96论文编号：102870218-S070学科分类号：082502硕士学位论文含挤压油膜阻尼器支承转子特性分析和减振机理探究研究生姓名丁一学科、专业航空宇航推进理论与工程研究方向结构强度与完整性指导教师罗贵火副教授南京航空航天大学研究生院能源与动力学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsGraduateSchoolCollegeofEnergyandPowerEngineeringAnalysisofRotorCharacteristicswithSqueezeFilmDamperBearingandRe

2、searchontheDampingMechanismAThesisinAerospacePropulsionTheoryandEngineeringbyDingYiSupervisedbyAssociateProfessorLuoGuihuoSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2018承诺书本人声明所呈交的博/硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不

3、包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天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，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要挤压油膜阻尼器（以下简称SFD）可有效降低转子振幅，结构简单可靠，被广泛应用于高速涡轮机械中。为深入研究含SFD支承转子的特性，探究其减振机理，本文通过SFD数值模型、SFD支承共腔双转子有限元模型，对转子振动特性进行了理论分析和试验验证，为含SFD转子系统的设计、控制与考核提供理论参考与指导。主要研究内容和结论

4、如下：（1）数值仿真研究了SFD结构参数、工作状态及滑油特性参数及对油膜力特性的影响。结果表明：偏心率高于0.6会大幅增加油膜反力并使油膜具有较强的非线性；油膜间隙直径比小于0.0005会导致油膜失效；滑油温度过高会大幅降低油膜的阻尼性能。（2）建立了含SFD单转子系统有限元模型，分析了SFD设计参数和工作环境对转子振动特性的影响。研究表明，对于建立的转子模型：油膜间隙直径比小于0.0025时转子临界转速会大幅增加；而间隙直径比过大时SFD减振效果较差；间隙直径比建议取值为0.0025~0.00375。油膜长径比小于0.125时会导致SFD偏心率大于0.6，临界转速处减振效果变差；而油膜长径比

5、过大会导致转子临界转速非线性增大；油膜长径比建议取值为0.375~0.5。（3）以某涡轴发动机为参考，依据动力学相似原则，设计了变态相似共腔双转子试验器，建立了有限元分析模型，对模型转子分别计算无SFD、含SFD的转子系统动力特性，分析SFD的减振效果。结果表明：SFD增大了转子的临界转速，有效抑制了振幅峰值，降低了转子越过临界转速的难度，对单转子的振幅峰值抑制率为39%~76%，对共腔双转子为58%~80%。（4）分析讨论了SFD的偏心率，结果表明：共腔双转子试验器的4号SFD在同相位给定不平衡量作用于外转子所有盘时的最大偏心率约为0.4，位于内转子主激励一阶临界转速处；其他配置组别下的各个

6、SFD偏心率均小于0.34，符合预期设计要求。（5）共腔双转子不平衡响应分析表明：串联机匣静刚度的共腔结构大幅降低了转子的临界转速；当转子系统含有SFD非线性项时，共腔对于转子工作转速的振幅影响更加敏感。关键词：挤压油膜阻尼器，动力特性，双转子系统，减振，仿真I含挤压油膜阻尼器支承转子特性分析和减振机理探究ABSTRACTSqueezefilmdamper(hereinafterreferredtoasSFD)hasbeenwidelyappliedinhighspeedturbo-machines,thankstoitseffectivevibrationdampingcapacityasw

7、ellasthesimpleandreliablestructure.InordertoresearchthecharacteristicsofSFD-rotorsystemandthedampingmechanismindepth,thetheoreticalanalysisandtestverificationwerecarriedoutbasedontheSFDnumericalmodela