收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

旋转叶片刚柔耦合系统动力学研究

吴艳红  
【摘要】:本文针对旋转叶片刚柔耦合系统的动力学问题,基于广义Hamilton原理,以混合坐标法建立了由中心刚性圆盘及柔性叶片组成的旋转刚柔耦合系统动力学模型,研究了旋转叶片大范围转动对柔性叶片变形运动的影响。同时,研究了柔性叶片沿长度方向预扭角的变化、截面尺寸的变化对自身变形运动的影响。在大范围运动的柔性叶片变形场的描述中,不仅考虑了旋转平面内及垂直于旋转平面方向上的由弯曲引起的横向变形,还考虑了这两个方向上由剪切引起的横向变形,并计及了叶片大范围转动产生的离心力在横向弯曲变形引起的轴向缩短量上的离心力势能。 基于Hamilton变分原理导出了大范围运动时旋转叶片系统刚柔耦合连续动力学方程,该方程是一组非线性偏微分积分方程组,并采用有限元法对连续动力学方程进行离散,推导了带有预扭角、变截面,考虑剪切变形、截面转角及离心刚化效应的旋转叶片系统非线性、时变、耦合的有限维离散动力学方程,基于有限维离散动力学方程,研究了旋转叶片在加速过程中预扭角变化、叶片长度变化、刚性圆盘半径变化、截面尺寸变化、转速变化等物理因素对叶片动力学性态的影响。研究了旋转叶片在稳速过程中受冲击作用时,预扭角的变化对叶片动力学性态的影响。首次将恒定转速下叶片受到周期性变化的扰动力,引入到本文所推导的旋转叶片系统非线性、时变、耦合的动力学方程中,并编制了兼容性、扩展性强的通用计算程序。基于状态空间法对旋转叶片刚柔耦合系统进行了频率分析和稳定性分析,研究了中心刚体大范围运动对柔性叶片变形运动振动频率的影响,研究了叶片转速对位移响应的稳定性的影响,并给出了数值仿真结果。 研究结果表明,加速过程中叶片预扭角、截面尺寸参数的改变对叶片端部位移响应影响较小,而叶片在稳速过程中受到冲击作用时,预扭角对叶片端部在垂直于旋转平面方向上的横向位移有很大影响。并且,一个微小的低频周期性扰动力,就会使得带有预扭角的叶片在垂直于旋转平面方向上产生较大的横向位移,甚至发散。这种垂直于旋转平面方向上的横向位移会造成叶片在运行中碰擦侧壁,易发生断裂事故。同时,研究结果也表明,材料质量密度较大的叶片,其动频率随转速增加而增加,表现为动力刚化效应;材料质量密度较小的叶片,其一阶频率在某一转速范围内随转速增加而减小,出现了动力柔化现象。叶片截面尺寸沿长度方向变小,其模态频率降低,动力柔化效应提前。这种情况同样会引起叶片振动幅值增大而碰擦侧壁。 本文建立了考虑多种物理因素影响的以中心刚性圆盘及柔性叶片组成的刚柔耦合系统动力学模型及方程,该模型及方程可以用于解决非惯性系下大范围运动旋转柔性叶片刚柔耦合系统动力学问题,本文的研究方法具有一定的理论意义及工程应用价值,本文的研究结果对工程中叶片的理论分析及设计计算具有一定的参考价值。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 商大中,曹承佳,李宏亮;考虑刚体运动与弹性运动耦合影响的旋转叶片振动有限元分析[J];计算力学学报;2000年03期
2 冯孝斌,黄培康;飞机发动机旋转叶片的散射谱特征[J];电子与信息学报;2005年06期
3 王建军;韩勤锴;李其汉;;旋转叶片滚子式动力吸振器基本原理和特性[J];应用力学学报;2007年02期
4 饶治宗;;新型旋转叶片式压缩(膨胀)机[J];流体机械;1983年09期
5 宋更生,陈康民,杨树柏,潘应康,殷忠民;离心风机旋转叶片表面压力分布实验研究与三元数值分析[J];上海理工大学学报;1995年01期
6 韩广才;吴艳红;王寅超;刘志强;;旋转叶片刚柔耦合系统动力学分析[J];哈尔滨工程大学学报;2011年06期
7 李德源;叶枝全;黄小华;;风力机旋转叶片动力学方程的Neumann级数解法[J];太阳能学报;2007年03期
8 赵振明;吴宏伟;丁水汀;徐国强;;旋转状态下气膜冷却换热系数的实验[J];推进技术;2008年06期
9 赵迪;尚新春;;含裂纹旋转叶片结构的振动特征分析[J];武汉大学学报(工学版);2011年04期
10 杨树柏,宋更生,林峻,陈康民;旋转叶轮机械内部流场光电测试系统研制[J];上海理工大学学报;1997年02期
11 李德源;叶枝全;陈严;;风力机旋转叶片的多体动力学数值分析[J];太阳能学报;2005年04期
12 郭婷婷;张玲;邹晓辉;李少华;;旋转叶片气膜冷却效果的数值研究[J];中国电机工程学报;2008年29期
13 欧阳涛;郭文力;段发阶;李孟麟;;基于叶尖定时的旋转叶片同步振动辨识新方法[J];振动与冲击;2011年08期
14 姜静;韩广才;;考虑弯扭耦合旋转叶片的动力学分析[J];佳木斯大学学报(自然科学版);2011年04期
15 王建军;卿立伟;李其汉;;旋转叶片频率转向与振型转换特性[J];航空动力学报;2007年01期
16 段发阶;张玉贵;欧阳涛;叶声华;钟志才;石小江;范志强;滕光蓉;;航空发动机旋转叶片振动监测系统研究[J];光学与光电技术;2008年01期
17 欧阳涛;段发阶;闫明;李孟麟;钟志才;石小江;;双参数法辨识叶片同步振动的研究[J];传感器与微系统;2010年03期
18 欧阳涛;段发阶;李孟麟;叶德超;;旋转叶片异步振动全相位FFT辨识方法[J];振动工程学报;2011年03期
19 董永祺;;世界风电行业近况[J];玻璃钢;2000年03期
20 王磊;胡伟;王德友;;旋转叶片整阶次振动双参数分析与仿真[J];航空发动机;2009年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 曹祥玉;梁昌洪;宗卫华;;螺旋桨旋转叶片散射特性分析及应用[A];2001年全国微波毫米波会议论文集[C];2001年
2 欧阳涛;段发阶;李孟麟;张玉贵;钟志才;石小江;范志强;;旋转叶片固有频率测试技术的研究[A];2008年航空试验测试技术峰会论文集[C];2008年
3 陈艳平;姚明辉;张伟;;高速旋转叶片的非线性动力学研究[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)上册[C];2011年
4 王娟娟;;旋转叶片式气液联动执行机构的原理及其应用[A];山东省石油学会油田电力、通信及自动化技术研讨会优秀工程技术论文集[C];2009年
5 张玲;李少华;朱励;郭婷婷;;旋转叶片气膜冷却孔间冷却死区的数值研究[A];2009中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2009年
6 吕计男;刘子强;;NREL S809风力机叶片动力学特征分析[A];第十一届全国空气弹性学术交流会会议论文集[C];2009年
7 张启灿;苏显渝;李勇;曹益平;陈文静;向立群;;用于测量高速运动物体三维面形的频闪结构光照明系统[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年
8 牛臻弋;徐金平;;用矩量法研究直升机高频天线辐射特性的旋翼调制效应[A];2003'全国微波毫米波会议论文集[C];2003年
9 胡伟;杜少辉;王德友;;航空发动机转子叶片非接触测试发展综述[A];中国航空学会第七届动力年会论文摘要集[C];2010年
10 陈宏勋;;气力输送系统用技术和部件的新进展[A];2004年中国机械工程学会年会论文集:物流工程与中国现代经济——第七届物流工程学术年会专辑[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 吴艳红;旋转叶片刚柔耦合系统动力学研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
2 尹冬梅;高速旋转叶片的外物损伤行为研究[D];南京理工大学;2009年
3 张启灿;动态过程三维面形测量技术研究[D];四川大学;2005年
4 欧阳涛;基于叶尖定时的旋转叶片振动检测及参数辨识技术[D];天津大学;2011年
5 王树杰;柔性叶片潮流能水轮机水动力学性能研究[D];中国海洋大学;2009年
6 华蕾娜;波浪-结构物-海床耦合系统动力学研究[D];清华大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈艳平;高速旋转叶片的非线性动力学研究[D];北京工业大学;2012年
2 李伟;旋转叶片的模态及响应分析[D];哈尔滨工程大学;2008年
3 欧阳涛;旋转叶片振动性能参数测试技术研究[D];天津大学;2008年
4 蒋熙馨;基于光纤brag光栅的叶轮机振动检测及压力检测[D];武汉理工大学;2009年
5 胡列豪;电大尺寸复杂终端涂层腔体的电磁散射研究[D];南京航空航天大学;2007年
6 陈琳;基于光纤光栅的旋转叶片变形监测方法与系统研究[D];武汉理工大学;2011年
7 季茂林;高速旋转叶片振动信号仿真技术研究[D];天津大学;2010年
8 过吉生;基于虚拟样机技术的轿车平顺性仿真分析及优化设计[D];重庆理工大学;2010年
9 何林英;基于整车刚柔耦合模型的变速器箱体动态载荷分析[D];吉林大学;2011年
10 尹克金;柔性叶片水轮机获能区的研究及应用[D];中国海洋大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 江苏 洪枚;功能性安全及其标准应用[N];电子报;2010年
2 记者 姜小毛;高分子微孔过滤助企业节能减排[N];中国化工报;2007年
3 中国汽车工业协会;中国汽车空调工业发展的三十五年[N];中国工业报(中国机电日报 );2003年
4 王艳红;世界最小的电动机[N];中国水利报;2003年
5 河南省济源太行水泥有限公司 朱献;高效选粉机在风扫磨中的应用[N];中国建材报;2006年
6 ;科学家造出最小的纳米电动机[N];今日信息报;2003年
7 美国战略能源研究所;全球风力发电能力增势迅猛 风电成本大幅下降[N];中国电力报;2008年
8 杜小卫;高性能发泡机及系列产品被中小投资者看好[N];中国建材报;2008年
9 安琪;“水下风车”将利用潮汐发电推向实用[N];中国电力报;2004年
10 冯卫东;电子“风”舞动小马达[N];科技日报;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978