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大空间建筑室内热环境现场实测及能耗分析.docx


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年月推进技术.
第卷第期.
超高速转子系统动力学特性
:碰摩转子术
陈巍,杜发荣,丁水汀,郭宝亭
. 中国科学院工程热物理研究所/推进与动力实验室,北京
. 北京航空航天大学交通科学与工程学院,北京;
.北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京
摘要:为排查超高速转子系统碰摩故障的原因,利用混沌、分岔理论,研究了碰摩转子动力学特性。以实际
转子结构为对象,建立物理模型,由拉格朗日法建立系统动力学方程并数值求解,结合分岔图、轴心轨
迹、相图、映射等手段,考察了碰摩转子的动力学行为及系统参数变化对其动力学特性的影响。研究结果
表明:质量盘之间的动力耦合效应较弱,有利于系统稳定性;既定转子结构不致引起高速混沌状态进而导致碰摩。
研究内容为探求故障原因提供了依据,所涉及的故障分析方法和过程可作为系列化微型涡喷发动机设计的参考。
关键词:超高速;转子系统;振动;碰摩;动力学;分岔;混沌
中图分类号:. 文献标识码: 文章编号:———

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响:小则使转速发生微小范围内的波动,轴心轨迹短
引言
时紊乱,但这种波动或紊乱不会发散,系统最终会回
转静件碰摩是转子系统,尤其是高速、超高速转归到稳定状态;大则轴心轨迹发散,横向振动振幅过
子系统中常见的故障类型。这种故障带给系统的影大,导致碰摩,且零件损毁、发动机报废。导致碰摩的
收稿日期:—;修订日期:—。
作者简介:陈巍一,男,博士,助理研究员,研究领域为转子动力学/振动与测试。
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万方数据
第卷第期超高速转子系统动力学特性:碰摩转子
原因有很多,归根到底,是由于外界或自激因素的扰
系统动力学方程
动作用超出了系统稳定裕度极限所造成的结果。从
系统安全性、可靠性的角度考虑,碰摩现象是使用周方程建立以压气机端碰摩为例,碰摩示意图如图
期中不应该发生的。但从系统性能角度考虑,尤其对所示。
微型涡喷发动机而言,高转速小间隙状态下,存在一
定程度的碰摩而不破坏系统稳定工作状态,可以获得
更大的动力性能利益,而不会导致零件损坏或发动机
失效,这也是微型涡喷发动机设计中寻求结构参数和
性能参数平衡点的一种理念所在。
在微型涡喷发动机设计中,若要较好的达到上述
平衡点,一方面需要了解系统故障状态下状态空问的
分布情况,另一方面需要了解系统参数空间和状态空
.
间的变化关系,即参数空间的变化会导致状态空间发
生怎样的变化,以此作为设计过程中参数调整与控制
的参考依据。目前的研究成果多为简单转子系统碰
摩特性和稳定性研究,耦合振动特性的研究不
多见。/ /
本文研究超高速转子系统在碰摩状态下的动力』一
学特性和状态空间随系统参数变化的规律,为碰摩故
障诊断提供依据。研究考虑单盘碰摩时系统的动力∞/’
学特征,按碰摩力分别作用在压气机端和涡轮端两种/
情况分析。当碰摩严重时,将由摩擦力引起质量盘扭
.
转角变形,径向碰撞力影响到弯振

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