[發(fā)明專利]一種動密封實(shí)驗(yàn)臺機(jī)械振動特性試驗(yàn)識別方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210270855.0
• 申請日: 2022-03-18
• 公開（公告）號: CN114593872A
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李志剛;王天昊;方志;薛文松;李軍
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: G01M3/00
• 分類號: G01M3/00;G01M7/02;G01M1/00
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 段俊濤

1.一種動密封實(shí)驗(yàn)臺機(jī)械振動特性試驗(yàn)識別方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，對于動密封實(shí)驗(yàn)中所研究的激振頻率范圍，選取能夠覆蓋整個(gè)頻率區(qū)間的激振頻率序列；依次啟動測量系統(tǒng)和激振系統(tǒng)，對于序列中各個(gè)激振頻率f_i重復(fù)步驟2和步驟3，i＝1,…,N，N是序列中激振頻率的數(shù)量；

步驟2，通過計(jì)算機(jī)發(fā)出一對諧波激勵信號使激振器一(11a)和激振器二(11b)激振靜子(6)；待靜子(6)渦動軌跡穩(wěn)定后，同步采集靜子(6)渦動參數(shù)，并利用快速傅里葉變換轉(zhuǎn)換為頻域下的物理量，得到頻域下靜子(6)的動力學(xué)參數(shù)；

步驟3，通過計(jì)算機(jī)發(fā)出一對與步驟2中的諧波激勵信號幅值互不相關(guān)的諧波激勵信號，并重復(fù)激振試驗(yàn)，得到又一組頻域下靜子(6)的動力學(xué)參數(shù)；

步驟4，給定靜子質(zhì)量矩陣初值M_s0，將步驟1至步驟3中測得的N個(gè)激振頻率f_i對應(yīng)的頻域下的物理量分別代入頻域下的靜子(6)動力學(xué)方程組，求解方程組得到各個(gè)激振頻率下的實(shí)驗(yàn)臺機(jī)械阻抗系數(shù)H_bl,ij，計(jì)算其實(shí)部Re(H_bl,ij)關(guān)于激振角頻率Ω的線性擬合函數(shù)斜率k_ij；

步驟5，以靜子質(zhì)量矩陣M_s為優(yōu)化變量，以各個(gè)實(shí)驗(yàn)臺機(jī)械阻抗系數(shù)實(shí)部Re(H_bl,ij)關(guān)于激振角頻率Ω的線性擬合函數(shù)斜率的絕對值|k_ij|為優(yōu)化目標(biāo)，對M_s進(jìn)行優(yōu)化并重復(fù)步驟4，直到各個(gè)優(yōu)化目標(biāo)均滿足|k_ij|0.01，得到實(shí)際靜子質(zhì)量矩陣M_st；

步驟6，取靜子質(zhì)量矩陣M_s＝M_st，將步驟1至步驟3中測得的N個(gè)激振頻率f_i對應(yīng)的頻域下的物理量分別代入頻域下的靜子(6)動力學(xué)方程組，求解方程組得到不同激振頻率下的動密封實(shí)驗(yàn)臺機(jī)械阻抗系數(shù)H_bl,ij。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述動密封實(shí)驗(yàn)臺機(jī)械振動特性試驗(yàn)識別方法，其特征在于，所述步驟2和步驟3中，所述一對諧波激勵信號的激振頻率為f_i、初相位相差90°，激振力幅值的取值應(yīng)保證靜子(6)受到激振后渦動位移峰值不超過密封間隙的10％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動密封實(shí)驗(yàn)臺機(jī)械振動特性試驗(yàn)識別方法，其特征在于，所述步驟2中，得到的頻域下靜子(6)的動力學(xué)參數(shù)包括兩個(gè)激振方向的渦動位移D_xx和D_xy、渦動加速度A_xx和A_xy，以及受到的激振力F_exx和F_exy；所述步驟3中，得到的又一組頻域下靜子(6)的動力學(xué)參數(shù)包括兩個(gè)激振方向的渦動位移D_yx和D_yy、渦動加速度A_yx和A_yy，以及受到的激振力F_eyx和F_eyy。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的動密封實(shí)驗(yàn)臺機(jī)械振動特性試驗(yàn)識別方法，其特征在于，所述步驟4和步驟6中，所述頻域下的靜子(6)動力學(xué)方程組基于應(yīng)用快速傅里葉變換的小位移渦動理論，在無進(jìn)氣條件下的靜子(6)動力學(xué)方程組表示為：

式中，M_s是靜子質(zhì)量矩陣，用4個(gè)靜子質(zhì)量系數(shù)表示為：

H_bl,xx是X方向直接機(jī)械阻抗系數(shù)，H_bl,xy是X方向交叉機(jī)械阻抗系數(shù)，H_bl,yy是Y方向直接機(jī)械阻抗系數(shù)，H_bl,yx是Y方向交叉機(jī)械阻抗系數(shù)，將上述4個(gè)實(shí)驗(yàn)臺機(jī)械阻抗系數(shù)簡記為H_bl,ij。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動密封實(shí)驗(yàn)臺機(jī)械振動特性試驗(yàn)識別方法，其特征在于，所述步驟4中，靜子質(zhì)量矩陣初值M_s0由靜子(6)稱量質(zhì)量M₀給定：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動密封實(shí)驗(yàn)臺機(jī)械振動特性試驗(yàn)識別方法，其特征在于，所述步驟4中，實(shí)驗(yàn)臺機(jī)械阻抗系數(shù)實(shí)部Re(H_bl,ij)關(guān)于激振角頻率Ω的線性擬合函數(shù)斜率k_ij由最小二乘法進(jìn)行計(jì)算。