葉盤轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性研究.pdf

1、本文以發(fā)動(dòng)機(jī)葉盤轉(zhuǎn)子系統(tǒng)為研究對(duì)象，通過理論分析和有限元仿真，分別對(duì)集中參數(shù)失諧葉盤系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律、既定失諧量情況下的葉片排序優(yōu)化、連續(xù)參數(shù)葉片-圓盤-軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性、葉片流-固耦合問題及含裂紋葉片有限元模擬等方面進(jìn)行了初步地探索和研究。
　　首先，基于集中參數(shù)葉盤系統(tǒng)模型，對(duì)于葉盤系統(tǒng)的振動(dòng)特性進(jìn)行分析，討論了失諧對(duì)于葉盤系統(tǒng)模態(tài)和受迫振動(dòng)響應(yīng)的影響，得到失諧參數(shù)對(duì)葉盤系統(tǒng)模態(tài)及響應(yīng)影響的一般規(guī)律，分析由于失諧而產(chǎn)生的模態(tài)及

2、振動(dòng)局部化問題。進(jìn)而，在葉盤轉(zhuǎn)子模型中引入緣板阻尼塊減振器，分析非線性摩擦阻尼影響下的葉盤系統(tǒng)振動(dòng)特性。同時(shí)，與無摩擦阻尼系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，分析非線性摩擦阻尼的減振效果。
　　另一方面，利用DPSO與TAEA兩種智能優(yōu)化算法分別對(duì)無摩擦阻尼與含非線性摩擦阻尼的既定失諧葉片在安裝時(shí)如何選擇最佳的葉片排布順序進(jìn)行優(yōu)化研究，在兼顧降低振幅和平均各葉片振動(dòng)的情況下，使各葉片分擔(dān)系統(tǒng)整體振動(dòng)能量，以達(dá)到降低疲勞、延長(zhǎng)壽命的目的。
　　其次

3、，由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不斷提高，因此葉片-盤-軸耦合作用引發(fā)的轉(zhuǎn)子振動(dòng)問題日益突出，利用模態(tài)綜合法建立了葉片-盤-軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)微分方程，分別分析了剛性盤-柔性軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)、彈性盤-柔性軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)和彈性葉片-彈性盤-柔性軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)模型的固有頻率及振型，研究各個(gè)連續(xù)參數(shù)葉盤轉(zhuǎn)子模型的固有特性之間的關(guān)系及隨著階次增加的變化情況。
　　于此同時(shí)，隨著流-固耦合(Fluid-Structure Interaction，F(xiàn)SI)成為目前很多領(lǐng)域研

4、究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題，長(zhǎng)時(shí)間處于氣流場(chǎng)中葉片的流-固耦合問題日益突出。但當(dāng)采用有限元方法對(duì)其求解時(shí)，流場(chǎng)與固體場(chǎng)的網(wǎng)格劃分不一致造成界面上節(jié)點(diǎn)不匹配。分別利用響應(yīng)面逼近與克里金插值兩種數(shù)據(jù)擬合方法對(duì)于葉片表面溫度及表面壓強(qiáng)進(jìn)行處理，解決網(wǎng)格不匹配的問題，并且對(duì)比分析了兩種方法的擬合精度，得到一種對(duì)于此問題更適合的擬合方法。
　　最后，因?yàn)槿~盤構(gòu)件冶金過程中存在缺陷，同時(shí)在加工、使用（如在加載、疲勞或應(yīng)力腐蝕）過程中容易形成宏觀裂紋，