在工程實際中,渦輪機葉片的轉(zhuǎn)速在很多應(yīng)用場景下不是一個定常值,比如發(fā)動機在啟動、變速、停機等工況下,轉(zhuǎn)子輸入與輸出功率失衡,伴隨產(chǎn)生扭振,產(chǎn)生速度脈沖.另外,由于服役環(huán)境、安裝誤差等因素會引起葉片在所難免的預(yù)變形.本文主要研究預(yù)變形葉片,在變轉(zhuǎn)速條件下的非線性動力學(xué)行為.考慮葉片轉(zhuǎn)速由一定常轉(zhuǎn)速和一簡諧變化的微小擾動疊加而成.應(yīng)用拉格朗日原理得到變轉(zhuǎn)速葉片的動力學(xué)控制方程,并采用假設(shè)模態(tài)法將偏微分方程轉(zhuǎn)為常微分方程,通過引入無量綱,使方程更具有一般性.運用多尺度方法求解了該參激振動系統(tǒng),得到了在2:1內(nèi)共振情形下的平均方程,進而獲得系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng).詳細研究溫度梯度、阻尼以及轉(zhuǎn)速擾動幅值等系統(tǒng)參數(shù)對葉片動力學(xué)響應(yīng)的影響規(guī)律,同時考察了立方項在2:1內(nèi)共振下對方程的影響.對原動力方程進行正向、反向掃頻積分來觀察其跳躍現(xiàn)象,并對解析解進行驗證.結(jié)果發(fā)現(xiàn)參數(shù)的變化對葉片均有不同程度影響,在2:1內(nèi)共振下立方項對系統(tǒng)響應(yīng)的影響很小,解析解與數(shù)值解吻合很好. 

【文章來源】：力學(xué)學(xué)報. 2020,52(04)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

變轉(zhuǎn)速預(yù)變形葉片示意圖

圖2～圖4分別考慮了溫度梯度、阻尼系數(shù)以及轉(zhuǎn)速擾動幅值對模態(tài)頻率響應(yīng)的影響，圖中實線表示穩(wěn)定區(qū)域，虛線表示不穩(wěn)定區(qū)域，由上述圖可以得知在2:1內(nèi)共振中，模態(tài)頻率響應(yīng)曲線中會同時出現(xiàn)軟特性和硬特性.由圖2可知，隨著溫度梯度的增大，一階、二階模態(tài)頻率響應(yīng)曲線有向外張開的趨勢且峰值增大，其不穩(wěn)定區(qū)域變大；在圖3中，隨著阻尼系數(shù)的增大，曲線仍有向外張開的趨勢，但峰值降低，表明當有阻尼約束時，對系統(tǒng)振動有較大的抑制作用，由圖3可見，阻尼系數(shù)由0.1變?yōu)?.3，響應(yīng)峰值降低近3倍，同時不穩(wěn)定區(qū)域變��；在圖4中，隨著擾動轉(zhuǎn)速的增大，曲線呈現(xiàn)出向內(nèi)閉合的趨勢且峰值增大，并且不同于溫度梯度影響，在不同擾動轉(zhuǎn)速在同一頻率下，其幅值不會相交.圖2溫度梯度變化對前兩階模態(tài)頻率響應(yīng)曲線的影響

溫度梯度變化對前兩階模態(tài)頻率響應(yīng)曲線的影響


本文編號：3410854