基于转静子耦合的组合压气机动力特性分析-论文.pdf

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1、第40卷第4期航空发动机Vo1．40No．42014年8月AeroengineAug．2014基于转静子耦合的组合压气机动力特性分析漆文凯，王向辉(南京航空航天大学能源与动力学院，南京210016)摘要：组合压气机被广泛用于中小型航空发动机，高转速和机匣薄壁化使得转、静子之间的耦合日趋严重，有必要对其转子一支承一机匣系统的动力特性进行研究。建立了不同机匣厚度的组合压气机实体模型和有限元模型，采用有限元法，分别对组合压气机转子一支承系统和转子一支承一机匣系统进行动力特性分析，对机匣部件进行模态分析，并对转子一支承一机匣系统进行不平衡响应分析。结果表明：转、静子耦合不仅使组合压气机系统多出以机

2、匣弯曲振动为主振型的临界转速，同时对以转子弯曲振动为主振型的临界转速影响明显，在工程中需考虑转、静子耦合效应对发动机临界转速的影响。关键词：组合压气机；动力特性；耦合；有限元；临界转速；航空发动机中图分类号：V231．92文献标识码：Adoi：i0．13477~．cnki．aeroengine．2014．04．009AnalysisonDynamicCharacteristicsofCombinedCompressorBasedonCouplingofRotorandStatorQIWen—kai，WANGXiang—hui(CoHegeofPowerandEnergy，NanjingUn

3、iversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)Abstract：Thecombinedcompressorsarewidelyusedinthesmallandmedium-sizedaeroengines．Thedynamiccouplingphe—nomenonbetweentherotorandstatorismoreandmoreseriousbecauseofthehigherspeedandthinnercase．Itisnecessarytostudythedynamiccharacteristicsofro

4、tor-bearing-casesystemofthecombinecompressor．Thephysicalmodelsandthefiniteelementmodelsofthecombinedcompressorwithdiferentcasethicknesswereestablished．Thedynamiccharacteristicofthecombinedcompressorwasanalyzedbytherotor-bearingsystemandtherotor-bearing-casesystembythefinitemethod．Themodelanalysisw

5、asperformedonthecase，andtheunbalanceresponsewasanalyzedontherotor-bearing-casesystem．Theresultsshowthatanewcriticalspeedappearedbecauseofthecouplingofrotorandstator,whichmainshapeistheflexurevibrationofthecase．Atthesalnetime，thecriticalspeedswiththerotor’Sflex—Urevibrationarealsoimpactedobviously．

6、Thecouplingefectofrotorandstatoronthecriticalspeedshouldbeconsideredintheengineer—ingapplication．Keywords：combinedcompressor；,dynamiccharacteristics；coupling；finiteelement；criticalspeed；aeroengine0引言其计算精度高、数值稳定的特点，被越来越多的研究者所采用。国内外已有很多学者对航空发动机转子系随着航空技术的不断发展，现代航空发动机的设统的动力特性进行了深人研究，但考虑机匣与转子计转速越来越高，相应

7、地机匣壁则设计得越来越薄，耦合的研究还相对较少。文献【l0瑾于NASTRAN中实从而使发动机转子、支承以及机匣之间的相互耦合日益加强，形成了复杂的结构动力特性。目前研究旋转体单元编制的转子动力特性计算程序，对发动机整机机械动力特性的方法主要有2大类，即传递矩阵法和进行了动力特陛计算，并研究了考虑机匣振动耦合时有限元法。传递矩阵法因为编程简单、计算速度快且转子系统临界转速的确定方法；文献[11]分别运用静刚有效而被广泛应用