摘要：针对高速转子系统动力特性优化设计中,迭代参数多、影响规律不清、迭代计算过程繁琐等问题,建立了考虑惯性主轴偏斜、盘轴连接局部刚度等关键结构特征的高速转子系统动力学模型,基于Rayleigh法与欧拉梁理论,揭示了整体一弯振型下转子应变能分布与临界转速、支点动载荷间内在关联,并得到了转子临界转速特性、载荷特征等随高速运转状态下转子弹性结构单元应变能占比的变化规律。算例结果表明,高速转子整体一弯振型下的应变能分布与其临界转速、支点动载荷特征具有极高的相关性,并对盘轴连接局部刚度等关键结构设计参数较为敏感。据此,提出了以应变能分布为优化设计目标的新思路,发展了基于应变能分布的高速转子动力特性设计方法,相较于传统的谐响应分析方法,迭代设计总耗时缩短了98%,且以应变能分布控制转子临界转速、支点动载荷时,控制误差不超过3%,有效避免了传统高速转子迭代设计过程中计算量大、耗时长等不足,在航空燃气轮机高速转子动力学设计中具有工程实用价值。

摘要：高速柔性转子系统为控制其转子变形和多阶临界转速分布,常采用多支点支承方案,而转子-支承结构力学参数的分散性,使得转子动力特性设计成为多变量多目标非确定性优化问题。通过Lagrange法建立柔性转子运动方程,定义罚函数以定量描述多阶临界转速的分布特征,采用区间数学分析方法和遗传算法结合的方式,建立了基于临界转速分布特征优化及连接结构刚度损失控制的转子系统动力特性稳健设计方法。算例表明,通过将多阶临界转速集中于一定转速区间,并控制连接结构弯曲应变能分布比例,可有效减小转子通过多阶临界转速时的振动响应,降低转子动力特性对连接结构受力状态变化的敏感度,提高高速柔性转子系统动力特性的稳健性。

摘要：提出了基于质心和惯性主轴空间位置的转子旋转惯性描述方法,推导了旋转惯性载荷在不同运动状态下的完整表达式,建立了考虑轮盘质心横向运动和惯性主轴角向运动的连续梁转子模型及运动微分方程。分析表明:高转速下轮盘具有“质心自动定心”与“惯性主轴自动掰正”的趋势,这种旋转惯性将提高转子系统正进动模态频率,并增大转子支点动载荷,盘-轴连接局部角向刚度是决定其影响程度的关键。在此基础上,解释了高转速下转子支点动载荷随转速提高而持续增大的原因,探究了盘-轴连接局部角向刚度对转子系统固有特性和动力学响应的影响规律,为高转速复杂结构转子动力学设计与振动故障排查,提供了理论支撑。

摘要：页岩气作为一种非常规油气资源,实践证明,做好井身结构设计与优化,是保障页岩气规模效益开发的基础。在进行页岩气井井身结构设计时,除了满足基本设计要求、后期大规模压裂要求之外,还需要充分考虑区域地质特征。根据页岩气开发的施工工艺特点,以长宁区块为例,开展了页岩气井身结构设计与优化技术研究。分析了页岩气井身结构设计的原则和需要考虑的因素,以满足压裂改造和完井配产为基础,综合考虑地质特点,设计了长宁区块井身结构方案。在实践过程中,为满足表层环保钻井需要,利用井漏统计分析方法和电法岩溶勘察方法,形成井身结构优化方案,并推广应用400余井次,为长宁页岩气绿色规模效益开发提供有力支撑。