基于Ｍｕｓｓｙｎｓｋａ刚性转子模型，对转子涡动的稳定性进行了分析研究，采用首次近似方程判断了转子涡动方程零解与极限坏的稳定性，确定了转子运动的稳定性条件，在极坐标系下首次给出了用三个状态方程表示的转子轴际系统的简捷方程。

现今氦透平膨胀机的设计,仅有面向各部件的设计方法及步骤,没有完整精准的设计流程,未形成设计体系。为保证环控系统中微型氦透平膨胀机运行的安全性、可靠性及高效性,提出一套基于CAD/CAE/CFD的智能化设计流程,通过一维热力计算、二维气动设计、三维气动分析和强度校核、三维造型和转子动力学分析对微型氦透平膨胀机进行数字化仿真设计,并对设计过程进行系统性数值模拟。确保设计方案可达到氦制冷系统的设计要求,同时为设计微型氦透平膨胀机提供设计制造集成技术。

为了研究口环密封激振力对多级离心泵动力特性的影响,本研究以KDY150×8高压多级离心泵为例,通过CFX数值仿真对多级泵全流道进行数值模拟,得到了全流道流体力数值;对口环间隙进行建模与仿真处理,对比分析了不同口环间隙尺寸下流体的泄漏量及不同涡动转速下口环表面的径向力;对比“干”态、“湿”态及口环密封激振力的计算结果,得到了转子的动力特性。研究结果表明:随着口环间隙尺寸的增大,口环间隙泄漏量逐渐增加,且修改后的0.5 mm口环间隙尺寸在合理范围内。在“湿”态情况下,当考虑流固耦合和口环间隙密封力的影响时,多级泵固有频率和临界转速均有所提高,特别是第一阶固有频率,提高了95%。因此,在分析离心泵动力特性时,不能忽略口环密封激振力的影响。

以滑靴副和配流副为切入点,明确了柱塞泵转子与壳体之间的作用关系;进一步借助转子动力学和有限元方法,分析了斜盘式轴向柱塞泵转子系统的动态特性。在考虑柱塞泵转子系统中柱塞-滑靴组件的非对称分布的基础上,建立了柱塞泵转子有限元模型,使用结构载荷代替转子与壳体间的作用关系,对柱塞泵转子和壳体进行切分,计算了柱塞泵转子所受的稳态激励;基于所建模型计算了柱塞泵转子的瞬态响应,分析了转子轴承刚度特性对响应结果的影响。得到了柱塞-滑靴组件对柱塞泵转子的偏心作用可等效为一恒定偏载这一规律,确定了轴承刚度变化对转子响应的频率成分影响,为进一步计算柱塞泵壳体的结构振动响应和壳体结构优化奠定了基础。

针对双相外激波摆杆活齿传动的结构特点,提出了活齿传动耦合刚度的概念。通过建立固定于活齿架的整体系统坐标系,分别推导出外激波凸轮与中心轮的齿形方程及传动压力角,综合应用变形协调条件与Palmgren形变公式,求解了多齿接触的系统径向力。在此基础上计算了传动系统的时变耦合刚度,并结合实例分析了主要结构参数对耦合刚度系数的影响。

针对传统固定瓦轴承无法根据实际工况调节轴承参数的问题,提出了一种椭圆度可调滑动轴承结构。该轴承结构基于机械传动原理,将主动控制应用于流体轴承,可以在不同转速下,根据转子实际的振动情况调节轴承椭圆度,通过改变油膜厚度来抑制转子的振动,使转子加速过程中的振动幅值始终保持在安全范围内。通过有限元法建立了转子轴承系统模型,用于计算转子加速过程的动力学响应,并通过改变该椭圆度可调滑动轴承的油膜间隙,分析了椭圆度对转子加速过程振动响应的影响。研究发现经过临界转速区域时,转子属性表现为柔性转子系统,这时通过减小椭圆度、增大油膜间隙能有效抑制转子的振动;远离临界转速区域时,转子属性表现为刚性转子系统,这时通过增大椭圆度来减小油膜间隙也能有效地抑制转子的振动。

由于磁链的高度非线性,开关磁阻电机运转时会产生较大的转矩波动,在定子线圈换相时产生很大的径向力;径向力作用于电机转子产生弯曲振动,导致气隙与电磁力持续变化,转子的运动变得十分复杂;因此,磁固耦合情况下的电机转子动力学已成为当前的研究热点。利用转子单齿受力的经验公式,依线圈通电时序获得了转子所受电磁合力的表达式;采用有限元方法建立了电机转子的弯曲振动方程,通过坎贝尔图分析了不同轴承刚度下的转子临界转速;依据数值方法对转子的运动轨迹进行了分析,讨论了转速对转子最大位移的影响。结果表明,在正常转速范围内转子中间节点最大位移不超过气隙尺寸,振动位移谱的能量分布与转速和转子低阶固有频率密切相关。该方法能快速掌握转子的运动规律,为开关磁阻电机设计提供动力学评价。

为研究小型燃气涡轮转子工作期间转子轴向温差对转子的动力学特性的影响。利用 workbench 对转子进行瞬态热仿真,分析转子在工作期间的温度分布规律,并将温度分析结果施加至转子模型上,通过采用传递矩阵法,对温度场作用下涡轮转子的临界转速进行分析计算,结果表明,临界转速随温度的升高降低。轮盘的温度升高会引起第三阶临界转速下降,对一二阶影响很小;轴段的温升对前三阶临界转速都有降低的效应。