某型涡扇航空发动机双转子—轴承系统动力学特性分析

【类型】学位论文

【作者】王思聪 

【关键词】 动力学特性 传递矩阵法 双转子 轮盘厚度 模拟仿真

【摘要】航空发动机作为一种高转速、强耦合的热力机械,其核心技术一直是各国竞相追求的目标。航空发动机常采用双转子结构,国内外研究者对该结构的动力学分析方兴未艾。本文改进了整体传递矩阵法,针对某型涡扇航空发动机双转子-轴承系统动力学特性进行计算分析并仿真验证,主要研究双转子-轴承系统临界转速、轴承刚度对临界转速影响程度、双转子-轴承系统各阶振型及双转子-轴承系统不平衡响应。改进了整体传递矩阵法,并推导出耦合大单元的传递矩阵。通过改进使整体传递矩阵法在运算过程中包含了轮盘厚度,提高了动力学特性分析精度。研究了单盘双转子算例在计入、不计入轮盘厚度两种情况下的临界转速、各阶振型及不平衡响应,结果表明计入轮盘厚度的整体传递矩阵法计算结果更接近于仿真结果,并且误差减小程度比较明显。建立AЛ-31Ф发动机双转子-轴承系统简化模型。结合AЛ-31Ф发动机整体结构图,分别建立高、低压转子的计算简化模型和结构简化模型,并识别模型中各结构尺寸参数。根据两转子间轴承耦合关系,建立该型发动机双转子-轴承系统简化模型。分析AЛ-31Ф发动机双转子-轴承系统的临界转速及各阶振型。计算双转子-轴承系统临界转速及各阶振型,研究各轴承刚度变化对转子临界转速的影响程度。将计算值与正常工作转速对比,结果表明各阶临界转速均远离发动机正常工作转速并留有足够裕度。分析AЛ-31Ф发动机高、低压转子不平衡响应。在高、低压转子的不同位置依次施加不平衡质量,分析不平衡质量施加在不同位置时各轴承受到影响的程度。仿真验证双转子-轴承系统动力学特性。建立双转子-轴承系统有限元模型及高、低压转子线单元模型,通过有限元软件对双转子-轴承系统的动力学特性进行仿真,并将仿真结果与计算结果对比,结果表明仿真结果与计算结果基本相符。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】哈尔滨工业大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】焦映厚

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