《多場耦合轉子系統的動力學建模與特性分析》是依託清華大學，由褚福磊擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：多場耦合轉子系統的動力學建模與特性分析
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：褚福磊
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
電力工業在國民經濟發展中扮演著十分重要的角色。隨著發電機組單機容量的逐步增大，機組軸系振動引起的運行穩定性問題變得日益突出。本項目針對火電機組和水電機組軸系多場耦合的特點，重點分析渦輪偏心對流體載荷的影響，渦輪處流體附加質量、轉動慣量和阻尼，冷卻氣體流量周向不均勻導致的轉子熱效應，電網對機組軸系振動的影響，建立綜合考慮流場，溫度場和電磁場影響的軸系彎扭耦合轉子動力學模型。綜合運用理論分析、數值仿真和實驗研究，分析轉子系統的運行穩定性和典型激勵下轉子的動力學回響。提出多場耦合條件下，系統、通用的轉子動力學建模方法，並發展高維、非線性轉子系統的全局穩定性分析方法和動力學回響計算方法。獲得流體、熱和電磁參數對軸系振動的影響規律。為大型發電機組的安全、穩定運行提供理論依據和技術保障，推動我國電力工業的進一步發展。
結題摘要
汽輪機、航空發動機、燃氣輪機等大型旋轉機械常常運行在流-固-熱多場耦合的複雜環境中，為了更準確地分析其動力學特性，為裝備設計及安全穩定運行提供理論依據，需要研究多場耦合對系統動力學特性的影響。在流固耦合振動方面，以航空發動機轉子系統為背景，建立了帶封嚴蓖齒鼓筒的三維流場通道模型，計算了轉靜子同心和不同偏心量條件下鼓筒表面靜壓以及蓖齒封嚴誘導的氣流激振力，分析了氣動載荷作用下鼓筒的動力學特性，得到了蓖齒封嚴轉子的氣動載荷邊界條件。在熱影響方面，建立了有效分析軸向非均勻溫度場中超靜定轉子的熱作用力模型，提出了引入可疊加的點熱源模型來描述任意軸向位置的徑向非均勻溫度場、推導溫度梯度導致的熱彎矩並進而得到轉軸熱振動解析解的方法。對於電磁力的作用，建立了空間磁場中旋轉機械電磁耦合振動普適動力學模型，探究了偏心氣隙、鐵磁感應與電磁場耦合作用機理，得到了旋轉機械系統電磁耦合振動的時域、頻域及穩定性特徵，揭示了電磁場對旋轉機械系統動力學行為的作用規律。
