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。

摘要：针对航空发动机中常见的带有挤压油膜阻尼器(SFD)转子的动力学相似问题,建立了一种相似建模方法。从带有阻尼的转子的振动微分方程着手,通过方程分析法推导了转子振动过程中的不平衡力相似关系和阻尼力相似关系。以挤压油膜阻尼器的油膜力和油膜方程为基础建立了挤压油膜阻尼器参数与转子相似参数之间的数学关系,并给出了相应的工程设计方法。以某带有挤压油膜阻尼器的单转子系统为例,建立了带有挤压油膜阻尼器的相似转子系统,使用有限元法分析了该转子系统与其相似系统的动力学特性,分析结果显示:在仅考虑转子系统内挤压油膜阻尼器阻尼的情况下相似系统的不平衡响应与原转子系统不平衡响应误差低于1%。

摘要：提出了航空发动机转子系统动力学相似设计方法,以便采用模型替代实际结构对其动力学特性进行研究。基于转子系统的动力学等效原则,通过动力学优化方法建立全尺寸原型的相似等效模型。综合采用方程分析和量纲分析推导转子系统的动力学相似准则,并根据转子设计参数的相似关系建立相似等效模型的缩比模型。基于模型修正方法对三维设计模型的相似误差进行修正,得到预测精度较高的动力学相似模型。以双转子发动机低压转子试验模型的动力学相似设计为例,通过有限元仿真对动力学相似设计方法的有效性进行了验证。结果表明:在设计转速范围内,通过该方法得到的动力学相似模型能够有效预测全尺寸原型的临界转速和不平衡响应,前三阶临界转速的相似误差分别为3.09%、1.75%和0.31%,对应振型的相关性均大于0.93。该方法具有较高的实用价值,可为发动机整机动力学相似设计提供参考。

摘要：为了获得能够替代航空发动机转子原型进行动力学试验的模型,提出了发动机转子系统试验模型的动力学相似设计方法。采用相似理论推导了转子系统缩比模型的动力学相似准则,继而建立缩比模型与原型的动力学相似关系。通过动力学优化方法对转子缩比模型的动力学等效模型进行修正,目标函数由固有频率、临界转速和振型组成。以双转子发动机高压转子系统的动力学相似设计为例,通过有限元仿真对设计方法的有效性进行了验证。结果表明,在设计转速范围内,动力学相似模型与原型的前两阶临界转速相似误差分别为3.92%和0.86%,对应振型的相关性均>0.98,且模型与原型的模态应变能分布基本一致。通过该方法获得的动力学相似模型能够较好地预测原型的动力学特性,并有效降低模型试验的成本和难度。

摘要：针对用直板叶片来预测真实带扭型叶片固有特性的相似试验模型设计问题,提出一种在固有特性相似条件下,直板试验模型叶片的动力学相似设计方法及修正策略.研究表明:对带扭型叶片当扭转角在其相似区间(固有频率误差小于5%)时,可直接用与其几何相似的直叶片试验模型准确预测对应阶的固有频率,当扭转角超出相似区间时,需用修正系数对与原型完全几何相似的直叶片试验模型的固有频率进行修正,修正后的固有频率值即能准确预测原型叶片的固有频率.

摘要：基于Riccati传递矩阵法和灵敏度分析,提出了一种多轴段转子-支承系统畸变试验模型的动力学相似设计方法.分析了转子固有特性的系统参数灵敏度,对原型系统进行动力学模化得到畸变模型,并进行必要的模型修正,然后对修正后的畸变模型进行缩尺设计得到最终试验模型.以设计某空压机高压转子的缩尺试验模型为例,通过对比原型和所设计缩尺试验模型的临界转速和固有特性,验证了所提试验模型动力学相似设计方法的有效性和实用性.

摘要：针对轴承-转子系统缩尺模型中轴承的动力学相似设计问题,基于量纲分析法和相似π定理,建立了轴承-转子系统中滚动球轴承模型的动力相似准则,获得了滚动球轴承模型与原型各动力参数的相似关系.在此基础上根据滚动球轴承刚度计算公式得出刚度与基本参数之间的相似关系,并进行了滚动球轴承接触变形和最小油膜厚度的数值验证.最后通过设计实例说明了所建立的相似关系在实际轴承-转子模型设计中的有效性和实用性.

摘要：针对轴承-转子系统的动力学相似实验模型的设计问题,提出一种使实验模型与原型固有特性一致的缩尺几何畸变模型设计方法,并进行了实验验证.首先,采用积分模拟法导出转子系统的动力学相似关系,根据量纲分析理论建立了轴承支撑刚度的相似关系.基于此设计了满足固有频率特性与原型相同的相似模型,并对相似模型同原型进行ANSYS仿真对比分析.为进一步验证所提出的设计方法的正确性和有效性进行了实验,验证了所提出的动力学相似设计方法的正确性.

摘要：针对组合转子变态相似模型的设计问题,提出了一种使试验模型与原型动力学相似的变态模型设计方法。对原型转子系统进行畸变得到变态模型,采用方程分析法推导出变态模型与原型的动力学相似关系,并通过参数优化得到最终的试验模型。利用有限元分析软件对变态相似模型和原型进行仿真分析,验证了所提出的设计方法的正确性。为了进一步验证所提出的设计方法的正确性,对变态相似模型进行了模态试验。试验表明,变态相似模型与原型满足动力学相似关系,所提出的变态相似模型设计方法可用于多参数畸变试验台设计。

摘要：针对典型弹性空腔声振耦合高速风洞试验问题,基于风洞试验相似原理,以典型弹性空腔为实例,采用量纲分析法建立了完全几何相似模型固有频率和频率响应的相似关系;结合结构有限元理论,通过引入完全几何相似模型作为过渡模型,建立了厚度畸变缩比模型固有频率和频率响应的相似关系;开展了缩比弹性空腔模型的固有频率及动力学响应的数值仿真。根据缩比模型的计算结果,利用已建立的相似关系对全尺寸模型的动力学响应进行预测,结果表明:预测响应曲线与实际计算结果曲线基本重合,验证了提出的缩比空腔模型固有频率及频响相似关系的可行性,为基于动力学相似的缩比弹性空腔风洞试验模型设计和声振耦合试验提供理论指导,且该相似关系的分析方法可推广应用于复杂外形薄壁结构的动力学相似关系建立中。