大型离心叶轮振动模态局部化特性研究

为了研究目前工程中大型流体机械离心叶轮出现的局部疲劳破坏的机理,基于现有的有限元分析方法,结合模态分析等动力学理论以及叶轮所承受的气流激励,对其动力学特性进行了研究。着重研究了离心叶轮这类周期循环对称性结构具有的不同于非周期循环结构的特殊动力学性质以及该特殊的动力学特性与叶轮疲劳破坏的联系。研究发现其存在频率通带(passbands)、频率禁带(stopbands)现象,并出现了振动模态局部化现象。另外,叶轮的动力学特性对其周期性结构失谐特别敏感,该类失谐可来自由制造误差、材料和使用中磨损出现的不均匀等多种因素。对于协调结构,在一定条件下(如系统具有高密集模态),很小的失谐量(1%)就可使结构振动模态产生急剧变化,从而出现振动模态局部化现象。对于所研究的机组,当进口预旋器导致的流体激振频率(1166.7Hz)接近叶轮的由第12阶～18阶固有频率组成的禁带(1020.3～1054.5 Hz)时,数值分析结果显示叶片进口部位出现了振幅较大的振动,与该机组实际破坏的部位相符。研究结果表明所使用的振动模态局部化分析方法能够揭示叶轮发生疲劳破坏的原因,即是一类共振型疲劳破坏现象。     

Error estimate for influence of model reduction of nonlinear dissipative autonomous dynamical system on long-term behaviours

Introduction Forsomenonlineardynamicalsystems,especiallyincomplexmechanicalvibrationand fluid structureinteractionsystems,thefiniteelementmethodisoftenusedtoapproachthe solutionofthegoverningequationduetothedifficultyofdescribingsysteminanalyticalform.Asa…     

一种分析具有局部非线性的多自由度动力系统动力特性的方法

对于具有局部非线性的多自由度动力系统,提出一种有效方法,该方法将线性自由度转换到模态空间中,并对其进行缩减,而将非一自由度仍保留在物理空间中,避免了在数值分析中求非线性因素时的坐标转换。     

阻尼器—轴承—柔性转子系统的稳定性及分岔

本文对挤压阴尼器－滑动轴承－柔性转子系统的稳定性及分岔特性进行了理论分析，首先讨论了系统平衡位置的稳定性及共Ｈｏｐｆ分岔，然后讨论了不平衡响应的稳定性及分岔。分析表明：在一定参数条件下，系统的稳态响应将发生倍周期分岔、二次Ｈｏｐｆ分岔及鞍－结分岔。     

二阶耗散动力系统的降维对解长期行为的误差估计

基于非线性动力学理论,对一类高维二阶耗散自治动力系统的降维及其对解的长期行为的影响进行了理论分析．该分析将方程的解投影到控制方程的线性算子的特征向量所张成的完备空间中,并在相空间中引入一距离的概念,方便地解决了缩减后系统与原始系统解之间的误差或距离的描述．基于此距离定义,首先,分析了由于高阶模态的截取对解的长期行为的影响,并推导出了相应的误差估计,该估计表明由于降维对系统长期行为的影响不仅与系统的高阶子空间中的固有频率和阻尼比乘积的最小值有关,并且与高阶子空间中的某一最大固有频率有关．然后,将一般的模态截取视为对原系统的解的一个扰动,对一些文献中由于降维程度的不同而造成解的拓扑性质发生变化的现象进行了定性的解释．     

挤压油膜阻尼器－滑动轴承－刚性转子系统的稳定性及分岔行为

对挤压油膜阻尼器－滑动轴承－转子系统的稳定性及分岔行为进行了研究，由于该动力系统为一强非线性系统，具有复杂的非线性现象。本文采用Ｆｌｏｑｕｅｔ理论对其周期解的稳定性进行了计算分析：随着系统参数的变化，该系统将出现稳态周期解、准周期分岔、倍周期分岔。文中也对系统平衡点的稳定性进行了分析，讨论了其Ｈｏｐｆ分岔行为     

挤压油膜阻尼器—滑动轴承—刚性转子系统的稳定性及分岔行为

对挤压油膜阻尼器－滑动轴承－转子系统的稳定性及分岔行为进行了研究，由于该动力系统为一强非线性系统，具有复杂的非线性现象。本文采用Ｆｌｏｑｕｅｔ理论对其周期解的稳定性进行了计算分析：随着系统参数的变化，该系统将出现稳态周期解、准周期分岔、倍周期分岔。文中也对系统平衡点的稳定性进行了分析，讨论了Ｈｏｐｆ分岔行为。     

传递矩阵—多项式法的改进及其应用

本文提出了一种计算转子－滑动轴承－挤压油膜阻尼器转子系统的阻尼有频率及稳定性的方法，即将传递矩阵－多项式法改进后，应用于这类具有分叉结点的系统，直接得到系统的特征多项式，然后用Ｂａｉｒｓｔｏｗ－Ｎｅｗｔｏｎ人僻因子法求了出全部特征根。本方法具有占内存少、计算速度快、数值稳定等特点，文中对一转子模型进行了计算，其结果与实测基本相符。     

柔性结构气弹效应在流动控制中的应用及进展

柔性结构与空气动力耦合形成的系统呈现出丰富的非定常、非线性流动和结构动力学行为,对其气动弹性效应合理地控制和利用,能够大幅度提高飞机机翼、风力机叶片等结构的气动性能,并使其具有气动自适应能力.本文总结了近年来与气弹效应应用相关的研究进展及存在的问题,具体介绍了薄膜翼型的流动控制特性、柔性壁面减阻技术以及Sinha扰流装置的发展过程、主要成果以及未来发展趋势,着重对相关试验、流–固耦合数值分析、Lagrangian拟序结构动力学等理论分析方法进行总结,展示了气弹效应在流动控制方面的巨大潜力和深远的学术意义,以便更多的研究人员开展该领域的研究工作.     

不可压缩粘性流动的CBS有限元解法

对于二维不可压缩粘性流动,首先通过坐标变换的方式得到了的不含对流项的NS方程,并给出了CBS有限元方法求解的一般过程。结合一类同时含有压力和速度的出口边界条件,对方腔顶盖驱动流、后向台阶绕流和圆柱绕流进行了计算。所得结果与基准解符合良好,验证了CBS算法对于定常、非定常粘性不可压缩流动问题的可行性和所用出口边界条件的无反射特性。特别的,对于圆柱绕流,Re=100时非定常升、阻力系数及漩涡脱落等非定常都得到了较好地模拟,为一进步研究自激振动等更加复杂的非定常流动问题奠定了基础。