流體機(jī)械轉(zhuǎn)子系統(tǒng)非線性振動(dòng)機(jī)理研究

張振杰，趙金月，常學(xué)森，劉愛玲，姚權(quán)桐，高攀龍

（1.遼寧科技大學(xué) 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院，遼寧鞍山 114051；2.遼寧科技大學(xué) 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)院，遼寧鞍山 114051；3.合肥通用機(jī)械研究院有限公司，合肥 230031）

0 引言

在離心泵、風(fēng)機(jī)、汽輪機(jī)等流體機(jī)械中，機(jī)械性能很大程度上取決于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)定性［1-2］。準(zhǔn)確預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動(dòng)特性對(duì)于流體機(jī)械的正常運(yùn)行具有重要意義，目前相關(guān)研究人員主要運(yùn)用有限元軟件預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)子的振動(dòng)特性［3］。

隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速增大，流體機(jī)械轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的非線性振動(dòng)特性變得越來越明顯。然而，常用的線性化分析方法無法解釋這種非線性振動(dòng)現(xiàn)象［4］，近年來，越來越多的研究人員開始關(guān)注用數(shù)值方法，計(jì)算轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的非線性振動(dòng)特性［5］。

非線性轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)的研究始于20 世紀(jì)90 年代，MUSZYNSKA 等［6-7］結(jié)合大量轉(zhuǎn)子試驗(yàn)結(jié)果，提出了非線性液膜激振力計(jì)算模型，該模型中存在可以將液膜整體運(yùn)動(dòng)特征表征的關(guān)鍵量γ，轉(zhuǎn)子的8 個(gè)動(dòng)力學(xué)系數(shù)均由γ計(jì)算?；诜蔷€性油膜力模型，DING 等［8］提出了轉(zhuǎn)子-密封系統(tǒng)的非線性密封力模型，模擬了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動(dòng)特性。基于非線性密封力模型，CHENG 等［9］提出了轉(zhuǎn)子-密封-軸承系統(tǒng)振動(dòng)模型，探索了不同的轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)特性參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)子軸線軌道的影響。

隨著轉(zhuǎn)子-密封-軸承系統(tǒng)模型的不斷完善，CHENG 等［10］建立了基于Muszynska 非線性流體力模型和非線性油膜力的轉(zhuǎn)子-密封-軸承系統(tǒng)模型。侯峰等［11］搭建了冷壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子軸心軌跡測(cè)試系統(tǒng)，通過試驗(yàn)測(cè)試了滑動(dòng)軸承轉(zhuǎn)子軸心軌跡圖。……