弹性环式挤压油膜阻尼器动力学特性研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:hnxmyuandong
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
挤压油膜阻尼器(SFD)因其结构简单,可靠性高在航空发动机及工业透平领域得到了广泛的应用。为了改善传统SFD油膜的非线性特性并减小阻尼器的尺寸,俄罗斯技术人员将弹性环式支承结构设计在SFD油膜间隙的内部,提出了弹性环式挤压油膜阻尼器(ERSFD)。作为一种新型的挤压油膜阻尼器,ERSFD的结构更为紧凑,且集调频和减振功能于一体,具有良好的应用前景。目前国内外关于ERSFD的研究较少,尤其缺少对ERSFD动力学特性系数的计算和测试,使得工程设计人员难以准确地评估和应用该种SFD。
  本文根据ERSFD的结构特点,提出了其内外油膜压力的短轴承解析表达式,分析了内外油膜压力、油膜力的特性并研究了ERSFD油膜动力学特性系数的变化规律;建立了包含气穴效应的ERSFD流固耦合模型,研究了气穴效应对ERSFD油膜动力学特性系数的影响;针对传统方法中仅利用内油膜力计算ERSFD油膜动力学特性系数这一缺陷,建立了包含凸台接触作用的ERSFD数值模型从而完善了ERSFD动力学特性系数的计算方法;在此基础上搭建了ERSFD动力学特性系数测试试验台,通过实验测试了ERSFD动力学特性系数,验证了理论计算结果;同时开展了ERSFD-转子动力学特性试验,验证了ERSFD在转子系统上的减振效果,为ERSFD的设计和应用提供了有力的支撑。
  针对数值方法计算ERSFD油膜力过程复杂,耗时极长,无法有效分析ERSFD-转子系统非线性动力学特性这一问题,本文在短轴承假设以及忽略弹性环高阶振型的前提下,提出了ERSFD内外油膜压力解析解。与数值结果的对比表明该解析解适用于长径比小于0.5,弹性环厚度大于1mm,工作频率低于200Hz的ERSFD;分析了ERSFD内外油膜力的特性并在油膜力频谱中发现了与凸台数N相关的特征频率(iN±1)f。
  针对已有ERSFD模型边界条件不准确,计算结果不可靠这一问题,基于雷诺方程以及厚板单元的运动微分方程建立了完善的ERSFD流固耦合模型,利用分时迭代方法实现了流-固控制方程的耦合求解;计算了ERSFD油膜的动力学特性系数并与传统SFD进行了对比。结果表明:相比传统SFD,ERSFD的油膜动力学特性系数可以在更大的涡动半径比?范围内保持相对稳定;弹性环厚度对油膜阻尼系数以及惯性系数影响较小但在较高的涡动频率下,减小弹性环厚度可以有效降低ERSFD油膜刚度;ERSFD油膜动力学特性系数随着凸台数N以及凸台宽度WB的增大呈现出先增大后减小的趋势。
  针对具有双层油膜结构的ERSFD中更加突出的气穴问题,基于Zwart-Gerber-Belamri提出的假设建立了包含气穴效应的ERSFD流固耦合计算模型。对比无气穴模型的结果研究了气穴对ERSFD油膜动力学特性系数的影响。研究中发现气穴所引起的空化现象主要发生在ERSFD内油膜;考虑气穴效应时,油膜阻尼系数将显著减小而油膜动刚度将显著增大;气穴效应所引起的油膜阻尼系数的减小与内油膜中空气的体积分数近似成正比。
  针对传统方法仅利用内油膜力计算ERSFD油膜动力学特性系数这一缺陷,基于Greenwood-Williamson模型(G-W模型)建立了包含凸台接触作用的ERSFD数值模型,从而完善了ERSFD动力学特性系数的计算方法。利用改进后计算方法可以同时计算弹性环与油膜的动力学特性系数,其计算结果与试验数据一致;ERSFD油膜阻尼系数随着内外油膜间隙c1,c2的增大均显著减小,忽略凸台处的接触力将大大减小外油膜对于ERSFD油膜动力学特性系数的影响;ERSFD油膜阻尼与刚度系数的无量纲比值ηK在c1=c2附近达到最大值。
  搭建了ERSFD动力学特性系数测试试验台,通过实验验证了涡动半径比,供油压力,弹性环厚度以及内外油膜间隙对ERSFD动力学特性系数的影响;搭建了ERSFD-转子系统试验台,验证了ERSFD在转子上的减振效果;试验结果表明:ERSFD可以有效地减小转子系统过临界时的振幅,且ERSFD的减振效果与振幅以及阻尼器供油压力正相关。
其他文献
鼠源的caspase-11是一类炎症性的caspase蛋白,其作为非经典的炎症小体的重要组成成分在机体应对胞内脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)的侵染中起重要作用。脂多糖(LPS)作为革兰氏阴性菌细胞壁成分是激起机体免疫反应的重要成分。在生理状态下,革兰氏阴性菌会产生包裹有LPS的外膜囊泡(outer membrane vesicle,OMV),通过宿主细胞的胞吞作用进入细胞质
学位
蛋白质的类泛素修饰作为一种重要的翻译后修饰方式,参与细胞内广泛的生物学进程,对细胞内复杂而有序的生命活动进行调控。类泛素家族蛋白的氨基酸序列同源性较低,但其三维空间结构则却非常保守。类泛素蛋白修饰途径与泛素蛋白修饰途径类似,都是通过三步酶促反应将其自身共价连接到底物上,从而影响底物的功能。作为一类类泛素修饰蛋白,Ufm1(ubiquitin-fold modifier1)在除酵母以外的真核生物中十
目的:  异丙酚是一种作用时间短且迅速的镇静催眠类药物,广泛应用于全身麻醉的诱导和维持,以及各种手术的镇静。异丙酚作用的分子机制多与γ-氨基丁酸(GABA)受体的活化、N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)等受体以及其他离子通道相关。当给予临床剂量的异丙酚时,其副作用常与包括肌张力障碍和共济失调在内的运动障碍有关,提示异丙酚的应用会影响小脑神经环路的功能。小脑浦肯野细胞(PC)作为小脑唯一的传出神经元
学位
目的:  去甲肾上腺素(NA)是既是激素又是重要的神经递质,广泛作用于中枢神经系统。小脑中的内源性NA是由位于脑桥前背部、接近第四脑室下壁喙部末端的蓝斑核(LC)的NA能神经元释放的,而释放到小脑皮层的NA通过其肾上腺素能受体(AR)调节小脑皮层神经环路的突触传递及信息整合,并参与小脑的运动调节和运动学习功能。小脑中存在丰富的AR,AR是一种G蛋白偶联受体,包括α和β亚型。在小脑中存在α-AR包括
学位
目前,人类对土地资源高强度的利用和不合理的管理方式是导致土壤退化的主要因素之一。土壤退化导致土壤生产能力下降,土壤生态功能和对环境调控能力下降,土壤退化已经成为粮食安全和农业生产主要威胁之一。东北黑土区由于大规模开垦和长期高强度的耕作,以及人为污染和自然侵蚀等因素的影响,黑土的土壤肥力逐年下降,土壤有机质含量明显降低,土壤的物理和化学性状、土壤结构与土壤微生物多样性严重退化,东北黑土地逐渐变成生态
学位