航空发动机偏心双转子系统非线性振动特性研究

【类型】学位论文

【作者】郭璐璐 

【关键词】 双转子 陀螺效应 谐响应 模态 瞬态

【摘要】航空发动机被称为飞机的“心脏”,发动机是否能正常工作,直接关系到飞机的飞行安全性,而转子系统又是航空发动机的核心和主要振源。某型航空发动机为涡扇双转子结构,转子的工作转速很高,为保证其能够安全运行,有必要对转子系统进行动力特性分析。本文应用有限元分析方法,借助ANSYS转子动力学分析模块完成。本文建立了双转子系统的数学模型,在建模的过程中,充分考虑了高低压转子支撑不对称、质量偏心和陀螺效应的影响,应用非保守拉格朗日方程,得出了高、低压转子系统的微分方程。转子的支撑系统起定位支撑的作用,直接影响转子的动力学特性。某型航空发动机采用3个弹性支撑调节转子系统的临界转速,有必要对支撑刚度进行计算。应用有限元法计算了弹性支撑的静刚度以及与轴承的组合刚度。根据实际情况,对双转子系统进行合理简化,在ANSYS中建立其三维模型,分析了考虑陀螺效应的随转速变化的临界转速。在ANSYS三维模型的基础上,将双转子系统简化为二维模型,应用有限元法对转子系统进行考虑不平衡质量的稳态谐响应分析,研究不平衡质量位置对各支撑振幅的影响。对转子启动过程进行瞬态分析,比较不同启动加速度和不同不平衡质量条件下各支撑的振幅。研究转子系统在额定工作转速情况下,遇到突加不平衡外力时,各支撑的振幅衰减的情况。该型航空发动机双转子系统的临界转速与额定工作转速的裕度大于20%,设计符合要求；在稳态谐响应分析、启动瞬态分析、突加不平衡瞬态分析中,得到的结果与所查阅的文献相符,证明了分析的正确性。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】东北大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】孔祥伟

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