挤压油膜阻尼器动力特性分析与试验研究

摘要

挤压油膜阻尼器可以有效降低转子振动幅值且结构简单可靠，因此被广泛应用于航空航天领域和高速涡轮机械中。但其强烈的非线性特性可能会带来双稳态、锁死和非协调进动等危害，油膜中的气穴现象是重要影响因素之一。本文详细考虑了气穴现象的影响，对挤压油膜阻尼器动力特性进行了理论分析和试验研究，主要内容如下：
　　1)结合多相流理论建立挤压油膜阻尼器气穴仿真二相流模型，根据实际工作状态设置边界条件；依据油膜流动参数定义及相关判据，研究了油膜层流、紊流及二相流特性。
　　2)基于建立的仿真模型，分析了气穴现象对油膜压力分布与油膜力特性的影响。分析表明气穴的运动具有滞后性，气穴会造成油膜刚度的剧增及压力分布的突变，对于阻尼的影响与汽化压力有关。
　　3)通过仿真计算研究了挤压油膜阻尼器设计参数、工作状态及工作环境对动力特性的影响。研究表明：偏心率过高会增大油膜力并使油膜具有较强非线性；油膜径向间隙过小、长度过长都会导致油膜失效；气穴现象使挤压油膜对高速转子阻尼效果减弱；高温会大幅降低油膜的阻尼特性。气穴现象对油膜力特性有剧烈影响。
　　4)建立双向激励试验器并设计可视化试验，观测了气穴现象，测量油膜压力与仿真结果对比，验证了本文仿真模型的合理性和准确性。通过浮环式挤压油膜阻尼器试验研究，发现浮动环可以有效抑制气穴的产生，双层油膜可有效改善油膜力的非线性特性和系统稳定性。
　　本文研究成果对挤压油膜阻尼器设计及使用准则和挤压油膜阻尼器改进设计具有重要指导意义。

目录

声明

注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 挤压油膜阻尼器介绍

1.3 挤压油膜理论研究现状

1.4 本文研究内容

第二章 挤压油膜阻尼器数值建模

2.1 挤压油膜阻尼器的油膜理论

2.2 挤压油膜模型建立

2.3 油膜压力边界条件

2.4 挤压油膜流体特性

2.5 时间步长无关性检验

2.6 本章小结

第三章 油膜压力与油膜力特性气穴影响分析

3.1挤压油膜阻尼器油膜力特性

3.2 挤压油膜气穴影响分析

3.3 本章小节

第四章 挤压油膜阻尼器油膜力特性仿真研究

4.1 轴颈运动偏心率对油膜力特性影响

4.2 油膜半径间隙对油膜力特性影响

4.3 油膜长度对油膜力特性影响

4.4 轴颈进动频率对油膜力特性影响

4.5 滑油温度对油膜力特性影响

4.6 本章小结

第五章 挤压油膜阻尼器阻尼特性试验研究

5.1 试验原理

5.2 试验设备与测量方案

5.3 挤压油膜阻尼器油膜压力特性测试

5.4 浮环式挤压油膜阻尼器试验研究

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文