迷宫密封_转子系统非线性动力学模型及求解.pdf

网络出版时间：2012-07-26 16:07 振　动　与　冲　击 网络出版地址：/kcms/detail/31.1316.TU1607.201213.41_009.html 第３１卷第１３期 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＶＩＢＲＡＴＩＯＮＡＮＤＳＨＯＣＫ Ｖｏｌ．３１Ｎｏ．１３２０１２　  迷宫密封－转子系统非线性动力学模型及求解 刘思涌，薛自华，陆　圯，郑铁生 （复旦大学 力学与工程科学系，上海　２００４３３） 　　摘　要：迷宫密封广泛应用于各种旋转机械，研究密封内流体与转子的相互作用，对系统稳定性分析有重要意义。 利用双控制体模型给出迷宫密封内不可压缩流场的控制方程，并用Ｊｅｆｆｃｏｔ模型对转子－密封系统建模，求解此非线性动 力模型得到系统转子位移与密封腔内压强的数值解。以不平衡转子－密封系统为例，计算分析系统非线性动力特性，并 用Ｈｏｐｆ分岔图与Ｐｏｉｎｃａｒｅ截面图进行直观表示。结果表明减小转子质量偏心对提高系统稳定性有较大影响。 关键词：迷宫密封；双控制体模型；非线性 中图分类号：ＴＫ２６３．２　　　文献标识码：Ａ Ｎｏｎｌｉｎｅａｒｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌｏｆｌａｂｙｒｉｎｔｈｓｅａｌｒｏｔｏｒｓｙｓｔｅｍａｎｄｉｔｓｓｏｌｕｔｉｏｎ ＬＩＵＳｉｙｏｎｇ，ＸＵＥＺｉｈｕａ，ＬＵＹｉ，ＺＨＥＮＧＴｉｅｓｈｅｎｇ （ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ，ＦｕｄａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００４３３，Ｃｈｉｎａ） 　　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｔｈｅｔｗｏｃｏｎｔｒｏｌｖｏｌｕｍｅｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｅｑｕａｔｉｏｎｓｗｅｒｅｄｅｄｕｃｅｄｆｏｒｉｎｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｌｅｆｌｏｗｉｎｔｈｅ ｌａｂｙｒｉｎｔｈｓｅａｌｏｆｒｏｔａｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｒｙ．ＴｈｅｒｏｔｏｒｌａｂｙｒｉｎｔｈｓｅａｌｓｙｓｔｅｍｗａｓｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄａｓａＪｅｆｆｃｏｔｒｏｔｏｒｍａｄｅｌ．Ｗｉｔｈｔｈｅ ｎｏｎｌｉｎｅａｒｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｏｔｏｒｓｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎｓｅａｌｃａｖｉｔｙｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ． Ａｎｅｃｃｅｎｔｒｉｃｒｏｔｏｒｓｅａｌｓｙｓｔｅｍｅｘａｍｐｌｅｗａｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄｔｏｓｈｏｗｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｃｈａｒａｃｔｅｒｓｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｂｅ ｏｂｓｅｒｖｅｄｉｎＨｏｐｆｂｉｆｕｒｃａｔｉｏｎｄｉａｇｒａｍｓａｎｄＰｏｉｎｃａｒｅｍａｐｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｉｔｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｒｏｔｏｒ ｅｃｃｅｎｔｒｉｃｉｔｙｆｏｒｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｓｙｓｔｅｍｓｔａｂｉｌｉｔｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌａｂｙｒｉｎｔｈｓｅａｌ；ｔｗｏｃｏｎｔｒｏｌｖｏｌｕｍｅｍｏｄｅｌ；ｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ 　　迷宫密封是种较为常见的密封形式，在大型离心 了气体双控制体模型的无量纲形式，使模型方程形式 式压缩机、蒸气机、汽轮机等机组中常用作轴端密封、 更加简洁，意义更加清晰，并提出了改进的摄动算法。 级间或段间密封。当密封内转子因挠曲、不同心或旋 此外，还有不少研究者提出其他分析模型和计算 转产生涡动运动时，由不均匀周向压力分布形成的密 方法，如三控制体模型、流线型模型等。近年来，计算 封力会导致转子运动失稳，发生异常振动，影响转子系 流体动力学（ＣＦＤ）方法也越来越多地应用于密封流场 统的稳定性。由于密封结构及内部流场的复杂性，对 的数值计算［１２－１３］。ＣＦＤ数值方法在模拟流场、估计密 密封力的研究