基于摄动响应面法汽轮机转子随机响应特性与灵敏度分析

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1、第53卷第4期汽轮机技术V01．53No．42011年8月TURBINETECHNOLOGYAug．2011基于摄动响应面法的汽轮机转子随机响应特性及灵敏度分析周宗和，杨自春，葛仁超，朱江江(1海军工程大学船舶与动力学院蒸汽动力实验室，武汉430033；2海军驻哈尔滨汽轮机厂有限责任公司军事代表室，哈尔滨150046；3海军湛江地区装备修理监修室，湛江524005)摘要：为了满足汽轮机转子高可靠性设计的需求，将响应面法和摄动随机有限元相结合，考虑转子几何参数、材料参数和载荷参数的随机性，首先采用中心指数设计进行抽样，利用步进回归分析技术确定结构

2、的响应面近似函数，然后利用摄动法推导出结构随机响应的各阶中心矩表达式，最后计算出转子随机响应变量的各阶中心矩及其相对于各随机输入变量的灵敏度。计算结果表明，对转子的最大变形影响最大的是弹性模量，其次是转子密度和转速的影响，而轴长对其的影响可忽略不计；对转子的最大应力影响最大的是转子密度，其次是转速的影响，而轴长对其的影响可忽略不计。关键词：汽轮机转子；摄动随机有限元；响应面法；敏感度分类号：0242文献标识码：A文章编号：1001-5884(2011)04-0241-04Perturbation．basedStochasticFiniteEle

3、mentMethodUsingResponseSurfaceFunctionforResponseCharacteristicandSensitivityofTurbineRotorZHOUZong—he，YANGZi—chun，GeRen—chao，ZhuJiang-jiang(1CollegeofNavalArchitectureandPower，NavalUniv．ofengineering，Wuhan430033，China；2NavalDeputyOfficeofHarbinTurbineCompanyLimited．，Harbin1

4、50046，China；3．NavyEquipmentRepairMonitorSection，Zhanjiang524005，China)Abstract：Inordertoimprovethereliabilityofturbinerotordesign，geometricalparameters，materialparametersandloadparametersofrotorareconsideredasinputrandomvariables，throughthecombinationofresponsesurfacemethoda

5、ndperturbation．basedstochasticfiniteelementmethod，first，samplesaretakenbythecenterindexdesignmethodandstepregressionanalysistechniquesareusedtodetermineapproximatefunctionoftherotor，thenperturbation—basedmethodisappliedtoderivethecentralmomentexpressionwithnstepsoftherandomr

6、esponsevariables．Finally，thecentralmomentswithnstepsandthesensitivityoftheoutputvariableswithrespecttotherandominputvariablesarecalculated．Theresultsshowthattheelasticmodulusoftherotorhasthegreatestiniluenceontherotormaximumdeformation，thenextisdensityandangularspeed，butthei

7、nfluenceoftheaxiallengthcanbenegligible；thedensityhasthegreatestinfluenceontherotormaximunlstress，thenextistheangularspeedoftherotor，buttheinfluenceoftheaxiallengthandtheelasticmoduluscanbenegligible．Keywords：turbinerotor；perturbation—basedstochasticfiniteelement；responsesur

8、facemethod；sensitivity代替原结构系统，只有在原系统变异性较小时，确定性分析U日U舌才能给出较为符合实际的结果。为了弥补结构中的不