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题目：
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雅宝题库解析：
微小型、高转速、柔性转子是近年来高速旋转机械的研究发展趋势，它在提高转子性能的同时也引起了更多的综合性题目。传统转子动力学特性研究基本未涉及热影响，而微小型涡喷发动机结构尺寸小，其转子转速高，较易受其它部件或温度因素影响，因此在进行转子系统设计时必须考虑传热影响。另外随着发动机工作要求提高，工况更加严格特别是变工况载荷的增加，发动机转子系统在过渡态时发生事故的概率越来越大，其过渡状态下的动力特性成为亟需研究的内容。本文针对WWP20微小型涡喷发动机转子系统进行了过渡态热动力特性分析，并采取改进措施在WWP20试验台上进行结构热工作稳定性试验验证，研究内容主要如下：首先针对WWP20型涡喷发动机进行结构分析，重点分析了转子系统结构组成，并进行转子支承刚度计算，在此基础上进行了转子模态以及起动不平衡响应有限元分析。其次，对该转子系统进行热效应分析，提出了其面临的三类结构热耦合题目：转子系统本身受热产生的机械/温度特性变化；转子支承结构受热产生的题目；转子碰摩热效应特别是过临界时碰摩热效应产生的题目。第三，针对上述题目对转子系统进行简化建立离散模型，并分别建立考虑热效应的动力学方程：针对前两者题目采用有限单元法选用Timoshenko梁-轴数学模型建立考虑热影响的转子系统离散模型，并利用Lagrange方法建立热-动力学耦合方程，并采用有限元法进行计算分析未考虑及考虑热的转子稳态以及过渡态动力特性变化。针对摩擦热效应题目，首先介绍碰摩接触理论及模型，然后进行碰摩热效应分析，并计算碰摩产生的热弯曲及其对转子动力特性的影响。第四，针对微小型涡喷发动机转子系统涡动以及热态稳定性题目，结合试验现象进行外阻尼影响分析，利用干摩擦阻尼机理，提出一种涡动控制方法，并通过试验验证了该方法的有效性：该方法主要通过在标量系统中利用能量相等原理，计算衰减涡动需要的库仑阻尼垫片厚度、数量以及安装形式，结合阻尼橡胶对转子的外阻尼进行调节并装配结构，并根据试验情况进行阻尼垫片不同形式的微调，从而精确控制发动机转子的涡动幅值以达到微小型涡轮喷气发动机在较高转速及温度下稳定工作的要求。最后在计算结果基础上进行试验指导原则及寻求改善措施的方向分析，总结给出WWP20发动机的装配流程、试验台系统及试验方案，针对WWP20转子系统采取必要以及适当的转子整体动平衡及热态动平衡检查、结构阻尼振动和隔热冷却处理等措施后在WWP20发动机试验台架上进行样机对比试验。试验结果表明，考虑热效应后采取的措施能够满足该发动机各个工况稳定运转的要求，与传统设计方法相比能在保证发动机性能的同时提高转子各工况特别是过渡态工况下的结构热工作稳定性。 |
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发表于 2022-8-13 10:51:44
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