燃气轮机拉杆转子非线性动力学特性研究

论文摘要

针对燃气轮机组合式转子轮盘间存在的非线性刚度对转子动力学特性产生的特殊影响,对比研究了关于拉杆转子三次方和双线性两种非线性刚度模型的动力学特性:首先,基于双圆盘拉杆转子模型,通过三维有限元法计算得到其弯曲刚度随转角的变化规律;然后,采用三次方模型拟合非线性刚度,建立拉杆转子无量纲控制方程,并基于谐波平衡法和Broyden迭代优化算法计算稳态响应,进而分析系统参数对非线性响应的影响规律;最后,基于双线性刚度模型对比研究拉杆转子非线性响应。研究结果表明,两种模型均能模拟转子升降速过程中的幅值突变效应,但两种模型发生振幅突跳现象的原因不同,且在响应不稳定区域附近的动力学特性不同;三次方刚度模型对这种非线性现象的描述更加准确,其数值模拟结果具有更加丰富的非线性动力学行为;为避免突跳现象对转子系统造成的不良影响,通过调整非线性系统的特定参数能够改变幅频响应曲线中不稳定区域的位置,进而有效避免转子系统工作在不稳定的频率范围内。

论文目录

• 1 拉杆转子横向刚度分析
• 2 转子动力学方程建模
• 3 三次方非线性刚度模型
•   3.1 模型动力学方程
•   3.2 非线性代数方程组优化求解算法
•     3.2.1 Broyden迭代算法
•     3.2.2 最小二乘法
•     3.2.3 矩阵条件数缩减方法
•   3.3 计算结果与分析
•     3.3.1 转子升速和降速曲线
•     3.3.2 结构参数对振动特性的影响
•     3.3.3 结构参数影响分析
• 4 双线性刚度模型
•   4.1 双线性刚度模型动力学方程
•   4.2 转子稳态响应行为分析
•   4.3 三次方刚度模型与双线性刚度模型对比
• 5 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 达琦,袁奇,李浦

关键词: 拉杆转子,非线性刚度,谐波平衡法,算法

来源: 西安交通大学学报 2019年05期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑

专业: 动力工程

单位: 西安交通大学能源与动力工程学院,西安交通大学陕西省叶轮机械及动力装备工程实验室

基金: 国家自然科学基金资助项目(11372234),西安交通大学自然科学基金重点资助项目(ZRZD2017025)

分类号: TK471

页码: 43-51

总页数: 9

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