[發明專利]轉子系統振動的渦動軌跡算法、長短半軸位置確定方法

在審

• 申請號: 202110973906.1
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113935121A
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: 張學寧;陳霞;胡文穎;張生光
• 申請（專利權）人: 中國航空發動機研究院
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17
• 代理公司: 北京鼎承知識產權代理有限公司 11551
• 代理人: 夏華棟;顧可嘉

發明公開了一種轉子系統振動的渦動軌跡算法、長短半軸位置確定方法，轉子系統振動的渦動軌跡生成算法，包括:根據轉子系統的振動微分方程獲取轉子系統的振動頻率、得到當前截面幾何中心沿著X軸方向的復數振幅和沿著Y軸方向的復數振幅；采用復數形式建立轉子系統截面中心的運動軌跡方程。本公開利用轉子振動響應數據，能夠確定一般情形下不平衡激勵下轉子系統的渦動軌跡，通過確定渦動軌跡的大小能夠了解轉子振動的能量分布，分析最小的振動時間和能量分布，降低系統有害振動，方便設計有害振動較小的轉子系統。

技術領域

本公開屬于轉子系統振動技術領域，具體涉及一種轉子系統振動的渦動軌跡算法、長短半軸位置確定方法。

背景技術

轉子指的是繞著軸線做旋轉運動的機械部件，多個旋轉部件組成一個系統繞著軸線旋轉稱為轉子系統。轉子動力學是研究轉子系統振動的學科，主要研究轉子運動的穩定性、固有特性和響應特性，在此基礎上開展轉子系統的設計使得該系統能夠滿足不同應用場合提出的要求。

在研究轉子系統的徑向振動(也稱橫向振動，是指垂直于轉子軸線方向的振動)時，通常是在兩個正交方向上分別進行建模分析，在每個方向上，轉子系統的振動表現為轉子各截面的幾何中心以其平衡位置為中心做往復運動，兩個正交方向上的振動的合成就是轉子系統在空間的真實振動形象，理論研究表明，轉子各幾何中心在空間的運動軌跡為橢圓，特殊情形下是圓或者直線。

由于轉子系統的振動都是小幅振動，通常工程中的轉子系統其振動幅值以微米計，因此轉子的真實振動形象無法通過視覺觀察出來。但是只有對轉子各處的振動有詳細的認識才能設計出工作性能符合要求的系統，于是，如何實現轉子系統振動真實形態的“可視化”成為繞不過去的問題。迄今為止，還未有全面的公開資料給出旋轉系統振動的渦動軌跡生成方法。

發明內容

為了解決上述技術問題中的至少一個，本公開的第一目的在于利用轉子振動響應數據，繪制一般情形下(指的是橢圓的長軸和短軸不一定和正交坐標軸重合的情形)不平衡激勵下轉子系統振動的渦動軌跡算法。

本公開的第二目的在于提供一種不平衡激勵下轉子系統振動的長短半軸位置確定方法。

本公開的第三目的在于提供一種可讀存儲介質。

本公開的第四目的在于提供一種電子設備。

為了實現本公開的第一目的，本公開所采用的技術方案如下：

一種轉子系統振動的渦動軌跡生成算法，包括:

根據轉子系統的振動微分方程獲取轉子系統的振動頻率、得到當前截面幾何中心沿著X軸方向的復數振幅和沿著Y軸方向的復數振幅；

采用復數形式建立轉子系統截面中心的運動軌跡方程。

可選地，振動微分方程是：

式中，M為轉子系統的質量矩陣，C 為轉子系統的阻尼矩陣，ω為不平衡振動頻率，G為轉子系統的陀螺矩陣，K為轉子系統的剛度矩陣，Fe^jωt為轉子系統的激勵力組成的向量，X為轉子系統的振動位移組成的向量，包括當前節點沿著X軸方向的復數振幅和當前節點沿著Y軸方向的復數振幅。

可選地，轉子系統截面中心的運動軌跡方程通過以下方法獲得：

采用復數形式建立轉子系統各截面中心的振動位移方程；

根據振動位移方程獲得轉子系統截面中心的運動軌跡方程。

可選地，采用復數形式表達轉子系統各截面中心的振動位移方程是：