燃气轮机动力涡轮转子动力学相似试验模型的设计方法研究

摘要

针对某实际燃气轮机动力涡轮转子因结构尺寸大、质量大等原因无法直接开展试验动力学研究,提出了一种由三维有限元仿真计算和试验相结合的动力学相似试验转子模型的设计方法。首先,利用动力相似原则建立原始涡轮转子的动力相似试验转子模型和相应转子试验台,确定了目标函数为临界转速和振型相似;然后,分别进行转子动力学相似模型的有限元仿真计算和动力学特性试验,所得临界转速最大相对误差为4.5%,API 612高速动平衡标准下的不平衡响应峰-峰值相对误差为1.5%,说明仿真和试验的结果可靠;最后,对动力相似试验转子模型的有效性进行验证,动力相似试验转子模型的临界转速仿真和试验结果均与原始涡轮转子模型的临界转速成2.05倍关系,符合动力相似准则,并且动力相似试验转子模型的应变能分布与原始转子模型相似,成功构建了原始涡轮转子模型的动力相似试验转子模型,对于叶盘-转子系统的稳定性分析和试验设计研究有很大的参考价值和现实意义。