Jeffcott转子在油膜力和气流力作用下的非线性研究

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1、第28卷／2008年第5期湖南电力研究与试验Jeffcott转子在油膜力和气流力作用下的非线性研究黄来，袁尧，段忠诚，王咏梅(1．湖南省电力公司试验研究院，湖南长沙410007；2．华润电力湖南有限公司，湖南郴州423402；3．湖南华电长沙发电有限公司，湖南长沙410007)摘要：以Jeffcot￡转子系统模型为研究对象，结合非稳态油膜力模型，利用气流力模型对转子运动的非线性动力学特性进行研究。采用数值模拟技术，研究了转子系统的分岔和混沌特性。结果表明，随着转速变化，转子的运动呈现出分岔和混沌现象，同时

2、转子受油膜力影响较大，在一定转速下出现较大的半频分量，气流力对转子的影响较小。关键词：转子；数值模拟；油膜力；气流力；非线性；混沌；分岔中图分类号：0322，TH113．1文献标识码：A文章编号：1008-0198(2008)05-0001-07StudyonnonlineardynamiccharacteristicsofJeffcottrotorsystemunderoil．filmforceandalfordforceHUANGLai，YUANYao，DUANZhong．cheng，WANGYong

3、—mei‘(1．HunanElectricPowerTest&ResearchInstitute，Changsha410007，China；2．HuarunHunanElectricPowerCo．，Ltd，Chenzhou423402，China；3．HunanHuadianChangshaPowerPlant，Changsha410007，China)Abstract：BasedonJefcottrotormodelsystem，thedynamiccharacteristicsofrotorwere

4、analyzedbymeansofAlfordforcemodelandunsteadyoil—filmmode1．Numericalsimulationtechniquewasusedtoanalyzethebifurcationandchaoseharaeteris—ticsofrotorsystem，andthedynamiccharacteristicsofrotorundertheincreasingrotaryspeed．Theresultsindicatedthatthechaosoccur

5、sthror。ghtheperiodic—doublingbifurcationswithincreasingrotaryspeedandtheinfluenceofoil—filmforceisthemainfactor．Whenthehalf—frequencycomponentOCCHrsatcertainspeed．theAlfordforcecouldbeignored．Keywords：turbinerotor；numericalsimulation；oil—filmforce；Alfordf

6、orce；nonlinear；chaos；bifurcation作用下的非线性动力学特性，为进一步研究如何应1引言对油膜力和气流激振问题提供理论基础。油膜力和气流激振都是引发汽轮机转子低频振2运动微分方程动的常见问题。特别是气流激振力在高参数机组上体现越来越明显，同时也是制约超临界和超超临界如图1所示，支撑在2个相同滑动轴承上的单机组安全稳定运行的重要因素⋯。气流激振问题圆盘刚性对称Jefcott转子系统，转子以自转角速的研究始于上世纪6O年代，很多学者对油膜力和度力旋转，其中O为轴瓦的中心，0为轴径几何

7、气流激振的研究作了大量的工作。。J，建立了很多中心，0为转子质心，R为轴半径，为轴承平均间隙，e=OO为转子质量偏心距，G为圆盘质有意义的理论和研究油膜力和气流激振的实用方量，F。和F为，y方向上的油膜力，和F分法。文章在前人工作的基础上，以Jefcott转子模别为，y方向上的气流激振力分量。型为研究对象，结合混沌和分岔理论，利用非稳态油膜力和气流力模型，研究转子在油膜力和气流力收稿El期：208-03．10改回日期：2008-03-28研究与试验湖南电力第28卷／20o8年第5期(2)Mgc=[cCll

8、詈2121．=一『一cC3一Cc3】Cl】=Clcos+C3sin2—2C2sin~·cos~o(a)，{C12=C21=C2(cos一sin。)+(C1一C3)sinq~·cos~oLCl1=Clsin+C3COS+2C2sinq~·cosq~一璺量丝[：±(二曼：2量：(二：2：]一(1一)[A一(一0．5)]／／／．、8Ae(一0．5)’一一FoyIFay[A一(一0．5)]C3=4e~A[A+(一2)(一0．5)]．(