高速旋转带阻尼叶片振动特性研究

摘要

叶片是旋转机械的关键部件，保证其安全可靠的运行至关重要。叶片的振动故障是导致叶轮机械叶片失效的一个重要原因。本文通过开展叶片振动响应有限元分析，结合高速旋转叶片喷液激振试验，进行高速旋转叶片振动特性研究。主要完成了以下工作： （1）开展高速旋转叶片的振动特性研究。采用有限元软件对有/无阻尼叶片进行静态和考虑旋转预应力情况下的模态分析，分别设置转速为0r/min、3000r/min、6000r/min、9000r/min和12000r/min，分析旋转预应力对叶片振动模态特性的影响。同时，对叶片系统进行谐响应响应分析，对比分析有/无阻尼时叶片的振动特性，分析阻尼块的减振效果。 （2）搭建高速旋转叶片喷液激振试验系统。设计高速旋转叶片喷液激振试验装置的总体方案，设计完成真空供油与回油装置一套，雾化喷液装置一套。构建一套旋转状态下叶片应变测试系统，在叶片根部粘贴应变片，采用高速电滑环传输信号，通过动态应变仪进行数据的采集，以获取叶片固有频率与共振响应幅值等振动特性。同时设计完成试验件一件，并确定应变片的粘贴位置，以支持后续叶片激振试验。 （3）完成高速旋转状态下有/无阻尼叶片振动响应试验研究。开展高速旋转叶片喷液激振试验，完成四次试验的数据采集和处理，分析四个不同喷油压力、升降速过程和阻尼对叶片振动响应的影响，将试验的测试分析结果与数值模拟的计算结果进行比较分析。 本文在国内外研究工作的基础上，经初期叶片系统固有特性和振动响应数值模拟计算，高速旋转叶片喷液激振试验系统搭建，最终完成高速旋转叶片喷液激振试验验证，对高速旋转带阻尼叶片的振动特性进行了深入研究。

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