温度场对双转子系统动力特性影响的分析

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1、第30卷第1期2013年2月沈阳航空航天大学学报JournalofShenyangAerospaceUniversityV01．30No．1Feb．2013文章编号：2095—1248(2013)叭一0034—05温度场对双转子系统动力特性影响的分析张婷婷，王克明，孙阳，景晓东(沈阳航空航天大学航空航天工程学部(院)，沈阳110136)摘要：建立了一个轴向可自由伸缩的双转子系统计算模型，采用有限元法，分析了温度场对该双转子系统动力特性的影响。参照航空发动机转子系统的温度分布情况，通过ANSYS软件构造了该双转子系统的稳态

2、温度场。分别在常温状态、考虑整体温度场、只考虑轴的温度场以及只考虑盘的温度场4种情况下，计算了该双转子系统的临界转速和不平衡响应，并进行了对比分析。结果表明，温度场作用下双转子系统的临界转速要比常温状态下的低，内、外转子分别为主激励的第一阶临界转速相对误差都已接近6％。盘的温度对于转子系统动力特性的影响要比轴的温度小得多。关键词：温度场；双转子系统；临界转速；不平衡响应中图分类号：V231．96文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．2095—1248．2013．01．008Analysisoftheeffe

3、ctsoftemperaturefieldondynamiccharacteristicsofdual-rotorsystemZHANGTing—ring，WANGKe—ming，SUNYang，JINGXiao—dong(FacultyofAerospaceEngineering，ShenyangAerospaceUniversity，Shenyang110136)Abstract：Adual—rotorcalculationmodelwhichcanexpandfreelyintheaxialdirectioniSe

4、stablishedinthispaper，andtheeffectsoftemperaturefieldondynamiccharacteristicsofthisdual—rotorsystemareanalyzedwithfiniteelementmethod．Withreferencetothetemperaturedistributionofallaero—enginerotorsystem．asteady—statetemperaturefieldofthedual．rotorsystemiSconstruc

5、tedwithANSYSsoftware．Thecriticalspeedsandunbalancedresponsesofthesystemunderfourdifferentconditions，namely，ignoringthetemper—aturefield，consideringthewholerotorsystemtemperaturefield，onlyconsideringthetemperaturefieldoftheshaft，andonlyconsideringthetemperaturefie

6、ldsofthediskarecalculatedrespectively，andtheresultsarecomparedandanalyzed．Itshowsthatthecriticalspeedsofthedual—rotorsystemunderthetemperaturefieldarelowerthanthoseundernormaltemperature．Therelativeerrorsoffirstcriticalspeedsexcitedbytheinnerrotorandouterrotorres

7、pectivelyarebothcloseto6％．Theeffectsofthedisktemperatureonthedy—namiccharacteristicsofdual—rotorsystemaremuchsmallerthanthoseoftheshafttemperature．Keywords：temperaturefield；dual—rotorsystem；criticalspeeds；unbalanceresponse对于转子系统临界转速的研究，广泛采用轴系的温度分布为常量的基本假设，即转子系统的振

8、动特性与温度分布无关¨j，但是却并没有有力的证据可以证明温度场对转子系统动态特性的影响是可以忽略不计的。在温度场的作用下，转子系统的材料参数(弹性模量)会发生一定的变化，还会产生一定的热应力，这些都会对转子系统的动力特性产生一定的影响。由于航空发动机的转子系统中，每个转子通常只有一个止推支点，在受热膨胀时，轴向是可以