發(fā)布時間：2020-06-13 13:41

【摘要】： 在旋轉(zhuǎn)機械中,普遍采用迷宮密封來阻止流體泄漏,當密封內(nèi)轉(zhuǎn)子因撓曲、不同心或旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生渦動運動時,會產(chǎn)生一個作用于轉(zhuǎn)子上的合力——密封力。而隨著旋轉(zhuǎn)機械日益向高速、高壓、高效率方向發(fā)展,密封力對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響日益重要。但是由于密封結(jié)構(gòu)復(fù)雜,而且流體在密封腔內(nèi)的流動通常處于紊流狀態(tài),使得對于轉(zhuǎn)子-密封系統(tǒng)的動力研究尚處于初級階段。 本文首先介紹了Jeffcott轉(zhuǎn)子模型與常見的三種密封力模型：Thomas-Alford線性化模型和非線性的Black-Childs模型,Muszynska模型。并對三種模型進行了比較分析。 隨后詳細闡述了針對液體迷宮密封腔內(nèi)流體微元的雙控體模型建模,利用控制體的質(zhì)量方程與動量方程得到密封系統(tǒng)的控制方程,并且為便于求解,將它們和轉(zhuǎn)子振動方程一并無量綱化。 在第三章中,采用線性方法求解系統(tǒng),利用攝動法處理密封控制方程,得到密封腔內(nèi)的壓強分布,進而由壓強積分得到密封力,代入Thomas-Alford密封力模型求得當量剛度與當量阻尼,并對影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素做了探討。 針對線性方法求解轉(zhuǎn)子-密封系統(tǒng)無法得到其非線性特性的局限性,本文提出了直接聯(lián)立轉(zhuǎn)子振動方程與密封系統(tǒng)控制方程,利用非線性Galerkin方法并Runge-Kutta法與Newton-Raphson方法得到系統(tǒng)轉(zhuǎn)子位移與密封腔內(nèi)壓強。進而用一個無偏心轉(zhuǎn)子-密封系統(tǒng)算例探討了其非線性特性。 最后作者用本文提出的非線性方法計算了偏心轉(zhuǎn)子-密封系統(tǒng)動力特性,得到轉(zhuǎn)子軸心位移隨轉(zhuǎn)速的Hopf分岔圖,以及特定轉(zhuǎn)速下的軸心軌跡圖和Poincare截面圖,可以直觀了解系統(tǒng)從周期運動直至進入混沌狀態(tài)的全過程。
【圖文】：

6‘川800圖3一1交叉剛度與主阻尼隨角速度的變化規(guī)律圖3一1為取定入口預(yù)旋比u、=0.5時，系統(tǒng)交叉剛度與主阻尼隨轉(zhuǎn)子角速度的變化情況。從圖中可知，隨著角速度的增大，氣與只均單調(diào)遞減，但是由于。的遞減斜率更大，系統(tǒng)逐漸從穩(wěn)定趨向于失穩(wěn)狀態(tài)。并且，在低轉(zhuǎn)速情況下，氣與c、的變化率較大，而隨著轉(zhuǎn)速的增大，其變化越來越平緩。

叻叮階圖3一2交義剛度與主阻尼隨入口預(yù)旋比的變化規(guī)律圖3一2為取定角速度。二500rad/、時，系統(tǒng)交叉剛度與主阻尼隨入口預(yù)旋比u‘的變化規(guī)律，，從圖中可見，隨著入口預(yù)旋比的增大，交叉剛度與主阻尼分別呈現(xiàn)線性遞增與曲線遞減的關(guān)系，均對系統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生不利的影響，但是入口預(yù)旋比對交叉剛度的影響遠大于劉一主阻尼的影響(從圖3一2中c、的變化范圍即可看出，此外圖3一3中右圖三條曲線基木重合也說明了這一點)。因此，設(shè)法減小入口預(yù)旋比是提高轉(zhuǎn)子一密封系統(tǒng)穩(wěn)定性的有效方法，這可以有效減小密封力的當量剛度，提高轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性，這個結(jié)論在工程中己被廣泛應(yīng)用。圖3一3更加直觀地表明了轉(zhuǎn)速與入口預(yù)選比對密封力交叉剛度與主阻尼的綜合影響�？梢钥吹�
【學(xué)位授予單位】：復(fù)旦大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TH136

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 張亞紅,華軍,許慶余,張小龍;精細積分法在迷宮密封轉(zhuǎn)子系統(tǒng)非線性動力學(xué)特性計算中的應(yīng)用[J];計算力學(xué)學(xué)報;2005年05期

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3 李松濤,許慶余,萬方義,張小龍;STABILITY AND BIFURCATION OF UNBALANCE ROTOR/LABYRINTH SEAL SYSTEM[J];Applied Mathematics and Mechanics(English Edition);2003年11期

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本文編號：2711261