螺桨转子颤振涡动的一种算法

介绍螺桨转子系统颤振涡动的一种算法。本算法考察桨叶的振动变形，桨轴－支承系统的振动特性，以及螺转子的不平衡力。利用本算法对一模型螺桨转子和一实际螺桨转子进行了分析计算，对螺桨转子轴头动刚度、浆叶弹性变形、桨盘不平衡度等因素对螺桨转子系统颤振涡动的影响进行了分析，表明螺桨转子轴头动刚度下降时，螺浆发生颤振涡动的极限飞行速度下降。模型螺桨转子的计算结果与风洞试验结果相当吻合，证明本算法是正确的。     

航空发动机安装节动柔度测量及静子动力特性计算

本文介绍航空发动机安装节动柔度测量方法及数据处理,在此基础上,介绍发动机静子动力特性的一种试验-解析算法.本文以某航空发动机静子系统为例进行了算例分析,给出部分分析结果.     

系统移频动柔度式与特征向量导数

本文针对作者对过去建立的两种动柔度混合幂级数用于自由结构的很多特征向量导数计算时,求解待定矩阵Ａ０,Ａ１．．．的支配方程的系数阵为奇异刚度阵Ｋ。为求解这些方程必须补充若干独立方程,这便导致Ｋ阵之带状特点的破坏。为此,本文利用“移频”建立了一种系统移频动柔度式,其中Ａ０,Ａ１．．．的支配方程之系数阵为移频刚度阵Ｋ＾＊,它总是非奇异的,可它却具有原Ｋ阵的带状特征。这样,本文移频动柔度法的计算效率便明显     

水平弹性支撑圆拱的动力特性研究

用柔度法建立了水平弹性支撑拱结构的自由振动方程,考虑了拱脚处集中质量的附加惯性力. 计算分析了水平弹性支撑对两铰圆拱固有特性的影响,水平弹性支撑会使拱结构的自振频率减小,当拱结构的矢跨比为0.1 左右时影响最为显著,同时还会改变拱结构的振动形态,尤其在高阶振型中将完全按照梁的特点振动.分析了圆弧梁与两铰圆拱的振动内力特点,提出了柔度系数的概念,经过计算得到了水平弹性支撑拱转化为两铰圆拱和圆弧梁的临界柔度系数以及对应的临界刚度系数.     

横向紊动射流的数值与实验研究进展

横向紊动射流作为流体运动的一种重要类型,广泛存在于如: 燃气轮机气膜冷却、锅炉燃烧室等的燃烧控制, V/STOL(垂直或短距离起落)飞机、废气排放的控制等工程实际应用中.由于射流的存在,增加了流场的复杂性,流场中同时存在射流剪切层涡、马蹄形涡系、反向旋涡对和尾迹涡等4种涡系结构,这对流体力学理论研究具有重要意义.长期以来,研究人员从理论分析、实验测量和数值模拟方面对横向紊动射流进行了大量的研究工作,目前已经认识了流场中的许多流动特性和流动机理.从数值模拟和实验研究两个方面,比较并分析了国内外横向紊动射流研究的现状和研究结果,评述了不同湍流模型以及不同的实验测量方法对横向紊动射流的预测能力,讨论了存在的问题并对该领域的研究方向进行了展望.      

动失速型非定常分离涡结构的控制

本文对动失速型非定常分离涡结构的控制方法，在低速风洞中应用相平均测压技术进行了实验研究。在二元平板模型中部安装一作俯仰振荡的扰流板产生动失速型分离涡，在其上游安装另一用作控制的小扰流板。实验结果表明，应用前置的振荡小扰流板可影响并改变动失速分离涡的强度和对流特性。在最有利的控制相位下，涡吸力峰可降低４８％，涡对流时间可以推迟０．１９周期。对于间歇式振荡扰流板，采用相位提前控制方式比相位滞后控制方式更有效。     

非贯穿直裂纹管局部柔度系数的理论研究

局部柔度是裂纹结构力学响应分析和损伤识别的重要参数之一,然而目前尚缺乏裂纹管局部柔度系数的求解方法.本文根据线性断裂力学理论,获得了轴力、剪力和弯矩等荷载作用下非贯穿直裂纹管单元的附加局部柔度方程,利用自适应的Simpson数值积分方法计算得到裂纹引起的附加局部柔度系数.通过与Naniwadekar等裂纹管模型试验进行...     

偏心迷宫密封动静特性研究

建立了不同偏心状态下迷宫密封三维数值分析模型，应用基于微元理论的密封动力特性系数识别方法计算密封静态和动态特性. 结果表明:转子偏心会降低密封抑制流体泄漏的效果；密封腔内周向压力高点随偏心率增大逐渐偏离最小间隙处. 低偏心率(≤ 0.5)下，静态直接刚度K与静态交叉刚度k变化较小，高偏心率(> 0.5)下K和k的绝对值减小. 随着偏心率的增大，密封小间隙侧流动黏性效应增强是产生负静态直接刚度的主要原因. 密封偏心涡动时，低偏心率(< 0.6)下刚度和阻尼系数变化较小，随偏心率和涡动频率的升高直接刚度逐渐变为负值；随偏心率的增大，交叉刚度在正交两个方向上大小不再相等，有效阻尼降低，高偏心率(≥ 0.6)下有效阻尼受偏心率影响更显著.      

上覆单相弹性层饱和地基上弹性基础的竖向振动分析

基于Biot动力控制方程,运用Fourier积分变换技术,并按照混合边值条件和连续条件建立了上覆单相弹性层饱和地基上弹性基础竖向振动的对偶积分方程.利用正交多项式将对偶积分方程化简,得到了动力柔度系数随无量纲频率b0的变化关系曲线,从而得到了上覆单相弹性层饱和地基上弹性基础的竖向振动规律.数值分析结果表明,对于弹性基础,当弹性基础的挠曲刚度较大时,发现弹性基础的竖向振动特性与刚性基础的类同,可忽略挠曲刚度对竖向振动的影响,且当无量纲频率较小的时候,动力柔度系数Cv随着无量纲频率b0的变化而发生显著的变化,但当无量纲频率b0较大的时候,动力柔度系数Cv受无量纲频率的影响较小,甚至基本上不受影响.当弹性基础的挠曲刚度较小时,随着挠曲刚度的减小,弹性基础的竖向振动将发生显著的变化,动力柔度系数Cv的实部和虚部的绝对值均变大.     

高速涡轮增压器轴承-转子系统不平衡响应及稳定性分析

汽车涡轮增压器广泛采用浮环轴承支承的小型轻质转子系统,以实现100 000~300 000 r/min的工作转速,提高发动机功率和动力性能,并降低燃油消耗和排放. 在此超高速工况下,动压油膜的强非线性作用和转子固有的不平衡效应使该系统呈现出复杂的动力学现象,其中油膜涡动、振荡、跳跃、倍周期分岔和混沌等非线性动力学行为对增压器的健康运转意义重大,因而备受关注. 本文作者从摩擦学动力学耦合的角度出发,基于流体动压轴承润滑理论和有限差分法计算非稳态油膜压力,结合达朗贝尔原理和传递矩阵法建立了转子离散化动力学方程,提出了一种由双油膜浮环支承的涡轮增压器转子系统动力学模型,并从转子轨迹、轴承偏心率、频谱响应、庞加莱映射和分岔特性等方面比较分析,描述了该非线性轴承-转子系统的不平衡效应及油膜失稳特征. 结果表明:转子一般在相对低速下作稳定的单周期不平衡振动,在高转速下其被油膜失稳引起的次同步涡动所抑制,但不平衡量的增加可阻碍转子以拟周期运动通向混沌运动的路径;适当不平衡补偿下,由于内、外油膜间交互的非线性刚度和阻尼作用,在油膜失稳区间之间的中高速区会出现适合增压器健康运转的稳定区间.      

充液或部分充液转子的动力稳定性

本文讨论了具有内外阻尼的高速充液转子的动力稳定性。首先通过对旋转流体的平面流场的求解，导出充液转子作简谐运动时流体对转子的动压力，由此导出转子的运动方程；讨论了充液转子的动力稳定性，给出了稳定性解析判据和稳定性边界。结果表明，存在转速门槛值，低于该转速时，充液转子可存在稳定区；当高于该转速时，系统永远失稳，这一结论复盖了已有文献的结果。     

Nonlinear vibrations of a rotating shaft with broadband random variations of internal damping

A simple Jeffcott rotor is considered with broadband temporal random variations of internal damping which are described using the theory of Markov processes. Transverse response of the rotor with stiffening nonlinearity either in external damping or in restoring force is studied by stochastic averaging method. This method reduces the problems to stochastic differential equations (SDEs) for which analytical solutions are obtained for the Fokker–Planck–Kolmogorov (FPK) equations for stationary probability density functions (PDFs) of the squared whirl radius of the shaft. These PDFs do exist beyond the dynamic instability threshold and they correspond to forward whirl of the rotor. At rotation speeds just slightly above the instability threshold, the response PDF has integrable singularity at zero which corresponds to intermittency in the response.     

Stability analysis of the whirl motion of a breathing cracked rotor with asymmetric rotational damping

The stability of the whirl motion of a breathing cracked rotor with the distinction of stationary damping and the asymmetric rotational damping is studied. By Lagrange’s principal, the motion equations are formed in rotational frame such that the multi-asymmetric system, i.e., asymmetric rotational damping and asymmetric time-periodic varying stiffness, is simplified to be a system with anisotropic damping and anisotropic time-periodical varying stiffness in rotational operation. Based on the multiple scales solution of the simplified whirling equation in moving frame, root locus method for stability analysis is proposed. Different from the former stability estimation method, the corresponding Campbell diagram, decay rate plot, and root locus plot of the fifth-order approach are derived to prove the effects of both crack depth and damping effects. The numerical results of the instabilizing effects of the crack depth are well agreeing with the previous studies. In addition, the destabilizing influence of the rotational damping on the breathing cracked rotor is presented for the first time.     

质量任意分布下的柔性转子过临界点时的瞬态响应

本文首先将Riccati传递矩阵法和正、逆回旋运动分解理论应用于有阻尼的分布质量转子的复特征问题计算，求出系统各阶正、逆回旋临界速度（也称临界点）及相应振型然后作者对广义阻尼模态理论作了引伸和发展，结合Bogoliubov-Mitropolskii渐近法，建立起一阶微分方程组，计算不平衡柔性转子分别在正、逆回旋下通过各阶临界点的非线性、非定常瞬态响应，还深入分析了转子相继通过两十分邻近的临界点时发生的耦合现象。     

具有封严蓖齿转子系统的动力稳定性分析

封严蓖齿的气弹力对转子系统的稳定性起重要作用，本文建立了具有封严蓖齿的转子系统动力稳定性的分析方法，该方法利用传递矩阵法建立系统的主导方程，将封严蓖齿的气弹力以等效刚度及等效阻尼系数的方式引入转子系统的主导方程，用数值积分法解主导方程，求得系统的动力特性，根据扰动解判断系统的稳定性。本文所建立的分析软件，也可计算转子系统的不平衡响应、临界转速、突加不平衡响应等。文中对一模型转子进行了算例分析。     

求一般结构系统部分复模态的Ritz向量法及应用

构造了一种获取一般结构系统（刚度，阻尼矩阵可以是非对称的）Ｒｉｔｚ向量基的迭代方法，从而可以高维阻尼系统部分复模态解降价成为一个低维二次特征问题，将此降阶后的二次特征问题化成标准特征值后即可用ＱＲ方法求得系统的部分低阶持征解，作为应用，对一个实际转子－轴承系统的动力特性进行了计算分析。     

仿鱼尾推进器在动力航向控制上的应用

传统的螺旋桨推进器工作噪声大,效率低,而仿鱼尾推进器技术有望改进这些不足,从而提出利用仿鱼尾推进动力定位的思想。通过对鱼尾推进模式和动力学的研究,设计出了最佳参数的仿鱼尾推进器。首先根据力的分解和拉格朗日动力学方程,计算出了前向推进力和各关节转矩,为课题研究奠定了力学基础;在动力定位控制研究中,通过惯性测量装置获取运动信息,采用卡尔曼滤波的数据融合算法实现姿态信息的解算,建立x方向上的空间运动模型并使用模糊自适应PID算法和传统PID算法仿真模拟。系统稳定性分析显示,PID控制存在14%的超调,而模糊自适应PID控制算法没有出现超调,两者的稳定时间均在240 s左右。最后由仿真分析验证模糊自适应PID算法更适合动力定位控制。     

Transient response of flexible rotor with arbitrarily distributed mass through critical speed

In this paper, the Riccati transfer matrix method and the component theory of forward and backward whirls are used to the eigenproblem of damped free whirling vibration of a flexible rotor with arbitrarily distributed mass on isotropic or anisotropic supports, with the gyroscopic effect taken into account to find out its critical speeds and corresponding vibrational shape functions. The generalized damped mode theory is developed and extended, which is employed in combination with the Bogoliubov-Mitropolskii asymptotic method to deduce two sets of first order differential equations to calculate the transient response of the rotor with limited power supply passing through its critical speeds in forward whirl and backward whirl respectively. The coupling phenomenon of the rotor through two neighboring critical speeds is also analyzed.     

Detection and description of non-linear phenomena in experimental modal analysis via linearity plots

Ground vibration tests (GVTs) on aircraft prototypes are mainly performed to experimentally identify the structural dynamic behaviour in terms of a modal model. This assumes a linear dynamic behaviour of the structure. However, in the practice of ground vibration testing it is often observed that structures do not behave in a perfectly linear manner. Non-linearities can be determined, for example, by free play in junctions, hydraulic systems in control surfaces, or friction. This paper compiles measured, typical, non-linear phenomena from various GVTs on large aircraft. The standard procedure in GVTs nowadays is the application of the Harmonic Balance method which linearizes the dynamic behaviour on the level of excitation. The procedure requires a harmonic excitation of the structure which is usually performed during phase resonance testing. The non-linear behaviour is investigated in terms of linearity plots in which the resonance frequency of a mode is plotted as a function of the excitation level. The experimental data is then compatible with all post-processing procedures for the measured results, e.g. updating of the finite element model or flutter calculations. This paper shows measured linearity plots for some typical non-linear phenomena. In the second part of the paper analytical linearity plots for different non-linear stiffness and damping models are considered in order to investigate whether the type of non-linearity can be identified from measured linearity plots. The analytical linearity plots are discussed with respect to their application limits. The analytical linearity plots are used to interpret the experimental linearity plots stemming from various GVTs on different aircraft prototypes. Finally, the observability of non-linear stiffness and non-linear damping characteristics via linearity plots is assessed.