基于三维有限元模型的复杂转子系统高保真建模方法

摘要

随着制造技术的进步以及对设备性能需求的提升,以航空发动机、燃气轮机以及离心压缩机等大型动力设备为代表的旋转机械不断向着高速化与轻量化的方向发展,大型旋转机械转子系统的设计需要更加准确、有效的建模与分析方法.传统的基于集中参数模型和一维有限元模型的系统建模方法由于需要对结构进行不同程度的简化,往往难以准确模拟实际转子的复杂结构特征.针对这一问题,本文提出一种基于三维有限元模型的复杂转子系统高保真建模方法,首先,采用三维有限元模型实现对复杂转子系统的准确建模.其次,采用复模态综合法对系统的自由度进行显著缩减,以解决系统模型过大导致的计算难题.在此基础上,通过施加适当的边界条件并对方程进行求解,得到系统的分析结果.最后,通过对某型离心压缩机转子的分析,说明所提出的方法的有效性.