模型缩减法在转子动力学中的应用比较.pdf

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1、现弋。摘IⅪModern溢盯模型缩减法在转子动力学中的应用比较黄健伟。罗贵火，王飞(南京航空航天大学能源与动力学院，江苏南京210016)摘要：随着大规模模型的不断增加，模型缩减在动力学分析中显得越来越重要，模型缩减在保证精度的基础上可以减少存储空间和提高计算效率。常见的模型缩减法主要有静态缩减法(Guyan)、动态缩减法(Dynamicreduc—tion)、改进的缩减系统法(IRS)、系统等价扩展缩减法(Systemequivalentexpansionreductionprocess)以及部件模态综合法(CMS)。从理论上介绍了几种模型缩减法的不同，而且通过这几种方法对有限元法建立

2、的简单单转子系统进行临界转速的分析，比较分析它们在准确度以及计算效率的差别。结论：1)在计算效率和准确性上，IRS法和CMS法表现较好；2)静态缩减法只在零频时结果精确，可靠性较差；动态缩减法在特定频率下结果较精确；SEREP法计算结果比静态缩减法和动态缩减法要精确，但是精度和计算效率低于CMS法和IRS法；3)CMS法在预测高频运动时结果更准确。关键词：模型缩减计算效率单转子准确度中图分类号：V231．96文献标识码：A文章编号：1002—6886(2015)04—0058—06Comparisonstudyofapplicationofmodelreductioninrotordyn

3、amicsHUANGJianwei，LUOGuihuo，WANGFeiAbstract：Asmoreandmorelargemodelsareadoptedinpractice，modelreductionbecomesanimportantissueinrotordy·namics．Basedonaccurateprediction，modelreductioncanreducestorageandsimulationtime．ThetypicalmethodsareGuyanreduction，dynamicreduction，improvedreducesystem(IRS)，sy

4、stemequivalentexpansionreductionprocessandcomponentmodesynthesismethod．Ashaft—linemodelofasinglerotorsystemisestablishedwiththefiniteelementmeth—od．Byanalyzingthedual—rotorsystemofitsanalogousdynamiccharacteristics．theaccuracyandcomputationeficiencyofdiferentmethodsarecompayed．Theresultsareasthef

5、ollowing：1)Compayedwithdifferentreductionmethods，IRSandCMSdeliverthebesteigenfrequencyresults．2)Guyanreductionisonlyexactatzerofrequency，dynamicreductioncanbeexactatthechosenfrequency，SEREPmethodisbetterthanGuyanreductionanddynamicreductioninaccuracy，butwhenpredictinghighfrequencymotionitislessac

6、curateandlessefficientthanCMSandIRSmethod．3)CMSmethodhasbetteraccuracyinpredictinghighfrequencymotion．Keywords：modelreduction；computationefficiency；singlerotorsystem；accuracy模型缩减方法求解精度的特点和计算效率都非常重1研究背景要。近些年来，随着模型尺寸的增大，动力学分析所2模型缩减法的介绍需计算时间和存储空间都不断增多，降低了工作效率和增加了计算成本。模型缩减的方法在保证结果用于转子系统分析的一种常见的空间离散化的

7、准确度的基础上可以很好的提升计算效率和减少存方法是有限元法。转子系统的二阶运动微分方程如储空间。模型缩减法得到了迅速的发展，主要有静下：态缩减法、动态缩减法、改进的缩减系统法、系统等Mu(t)+Ca(t)+Ku(t)=_厂(t)(1)价扩展缩减法以及部件模态综合法。所以研究各种其中M，C，K∈R分别是系统矩阵中的惯性矩阵，·弱·D设esignR、e研sea究rch&、分Ana析lysisI_2015．~g4、阻尼矩阵和刚度矩阵t)∈