[發明專利]一種風扇轉子試驗模型的動力學特性相似設計方法

有效

• 申請號: 201811384430.2
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109583063B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 劉佳榮;羅忠;楊陽;侯小捷;葛曉彪;周逸夫
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17;G06F119/14
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 陳玲玉;梅洪玉

1.一種風扇轉子試驗模型動力學特性相似設計方法，其特征在于，包括步驟如下：

第一步：建立低壓轉子試驗器有限元模型并計算其模態特性，采用有限元法對含套齒聯軸器的低壓轉子系統建模時，將套齒聯軸器視為兩個重合的結點，結點處的橫向和轉角剛度分別為套齒聯軸器的橫向和轉角剛度；設風扇轉子的第i節點與低壓渦輪轉子的第j節點用套齒聯軸器聯結，聯軸器的徑向剛度為K_r，角向剛度為K_t，設風扇轉子第i節點的位移為：x_i、y_i、θ_ix、θ_iy，低壓渦輪轉子第j個節點的位移為x_j、y_j、θ_jx、θ_jy；則作用在風扇轉子節點i上的力和力矩F_ix、F_iy、M_ix、M_iy為：

作用在低壓渦輪轉子節點j上的力和力矩與作用在風扇轉子節點i上的力和力矩大小相等方向相反；

此低壓轉子系統的耦合剛度矩陣K_c為：

此低壓轉子系統的無阻尼自由振動微分方程為：

式中，K₁，M₁為風扇轉子系統的剛度矩陣和質量矩陣；K₂，M₂為低壓渦輪轉子系統的剛度矩陣和質量矩陣；x為系統的廣義位移向量；為系統的廣義加速度向量；

對轉子系統求解方程(4)即可得到低壓轉子系統的模態特性；

第二步：建立風扇轉子試驗模型，將風扇轉子系統右端通過套齒聯軸器聯結一段軸與一個輪盤用以模擬低壓渦輪轉子對風扇轉子的作用；

第三步：確定風扇轉子試驗模型中風扇轉子左右支點支承剛度對其模態影響規律；

第四步：確定風扇轉子右端所連低壓渦輪轉子簡化軸段內外徑對其模態影響規律；

第五步：確定風扇轉子右端所連低壓渦輪轉子簡化軸段上輪盤質量、直徑轉動慣量對其模態影響規律；

第六步：根據上述各參數對風扇轉子模態的影響規律，協調調節各參數，選出使風扇轉子試驗模型中風扇轉子與低壓轉子系統中風扇轉子動力特性相似的各個參數。

2.根據權利要求1所述的一種風扇轉子試驗模型動力學特性相似設計方法，其特征在于，第三步：設定影響風扇轉子試驗模型模態特性的其他參數值，固定其中一個支點的支承剛度，允許另外一個支點的支承剛度變化，計算風扇轉子模態隨其的變化。

3.根據權利要求1所述的一種風扇轉子試驗模型動力學特性相似設計方法，其特征在于，第四步：設定影響風扇轉子試驗模型模態特性的其他參數值，固定其中一個軸徑尺寸，允許另外一個軸徑變化，計算風扇轉子模態隨其的變化。

4.根據權利要求1所述的一種風扇轉子試驗模型動力學特性相似設計方法，其特征在于，第五步：設定影響風扇轉子試驗模型模態特性的其他參數值，固定輪盤質量、直徑轉動慣量中的一個參數，允許另外一個參數變化，計算風扇轉子模態隨其的變化。