温度场对双转子系统动力特性影响的分析
双盘转子系统动力特性分析及优化设计
双盘转子系统动力特性分析及优化设计摘要：本文使用动力学模型来研究双盘转子系统的动力特性，并介绍优化设计方法，帮助有关工程师在实际设计中进行更有效的调优。
一些实例用来说明由此可获得的优势。
关键词：双盘转子系统，动力特性，优化设计正文：双盘转子系统是一种重要的动力机械系统，主要应用于航空航天和军事等领域，其动力特性与性能质量直接关系到其外形、大小、耐久性以及节能等，因此被广泛的重视。
本文将探讨双盘转子系统动力特性分析和优化设计的基本原理，并使用现代优化算法对双盘系统进行有效优化设计。
该文开发了一套动力学模型，用以模拟双盘转子系统的稳易性、平衡性、采样性和动态特性等。
在双盘转子系统实际设计和优化过程中，应用了模式识别技术，用以提取双盘转子系统的关键特性参数，经过综合考虑和评价，提出了相应的优化设计策略，以期实现双盘转子系统的性能优化。
最后，本文将讨论研究成果，总结双盘转子系统的动力特性分析和优化设计方法的可行性，并展望未来的研究领域。
双盘转子系统的优化设计可以应用于航空航天、军事和其他领域，以提高运行的性能和效率。
优化设计的关键在于抓住系统动力特性的参数，并通过模式识别技术进行提取，然后使用现代优化算法来实现有效的参数调优。
一般而言，双盘转子系统的优化设计可以用于调整系统中的质量系数、外形尺寸和结构构型，以便提高系统的性能和效率。
例如，在轮毂及驱动轮的设计中，通过调整其齿数或者几何尺寸，可以使系统的磨损更少，提高寿命，减少能耗；在轴和轴承的设计中，可以使用高强度材料，以降低转子的质量；在涡轮叶片的设计中，可以综合考虑涡轮叶片的参数，以更好地实现低压损失性能。
此外，还可以根据系统动力特性，进行更加系统化的优化设计，以改善系统的可靠性、耐久性和动态特性。
总之，双盘转子系统优化设计既可以提高性能又可以改善动力特性，为有关工程师提供了更有效的调优方式，是实现节能减排的重要手段。
实施双盘转子系统优化设计的有效手段是采用现代优化算法，如遗传算法、蚁群算法、模拟退火算法和免疫搜索算法等。
温度变化对电机危害的分析
0引言电机是不均质体,从电机的构成和材料来看, 由绕组、浸漆、硅钢、钢材、绝缘胶、绑带、氧化膜绝缘层、涂制绝缘层及加固用绝缘泥、槽楔(木、竹质或树脂) 、填充绝缘导磁材料等十几种材料组成,各种材料的温度特性、膨胀系数都各不相同。
因此,电机温度的骤变(骤升或骤降)对电机影响很大,突出表现在各种材料间由于膨胀系数不同而出现相对移动,材料间出现间隙、裂缝。
电机内部出现的间隙、空隙、裂缝,人们往往会意识到和观察到,但并未思考其成因,并因此忽略对它的关注、管理。
久而久之,随着时间的推移,问题会越积累越多,绕组在定子槽内不能被很好地固定,空隙大到一定程度,绕组会振动。
因为绕组在电能与机械能的转化过程中受力,其局部振动会加剧空隙的扩大,同时也加剧电机绕组本身外层绝缘漆的磨损、脱落,加剧电机耐压和绝缘能力的降低。
这种有害过程发展到一定程度会表现为电机某一相接地或间歇性接地,更严重的情况是二相或三相同时有以上情况发生,最严重的情况是通过电机定子或转子的硅钢片使二相或三相短路, 这种情况一旦发生往往会造成定子或转子严重变形、烧熔、报废。
当然,这种情况少有发生,而经常出现的情况是由于膨胀系数的不同使得绕组松动、振动、噪声加大、槽楔脱落,即使被人们发现, 也已经导致电机本身不得不进行大修处理,电机的使用寿命缩短,大修周期得不到保障。
1电机呼吸现象产生本文所提到的电机既包括异步电机、同步电机,也包括直流电机,既包括电动机也包括发电机。
因此,抛开各种类型电机的特殊性,专门研究电机的普遍性。
众多材料形成的不均质体(定子、转子)的热应力随温度变化,每种材质均会按照自己的膨胀系数随温度变化而膨胀和收缩,有些材料的膨胀系数是相近或相同的,有些则相差较多,膨胀系数的差异意味着热应力大小的不同,膨胀系数相近或相同的材质在一起,热应力相对较小,反之,热应力会相对较大。
理论上讲,只要膨胀系数有差别的材质在一起,那么温度的变化就会带来热应力,热应力的大小取决于膨胀系数差别及温度变化的骤缓,热应力的方向沿电机轴向分为径向胀缩热应力和轴向胀缩热应力,两种应力在分析时可作为单个力来分析,但两个力之间也相互关联,相互影响,同时电机定子、转子的各材质间均有这种应力。
航空发动机双转子系统的振动特性分析
航空发动机双转子系统的振动特性分析宋雪峰【摘要】以某航空发动机双转子系统为研究对象,建盘考虑coriolis效应的双转子轴承系统的动力学模型,采用有限元法对双转子系统进行了模态分析和振型计算;分析不同转速比下转子系统的不平衡响应,发现不同转速比对转子的共振点影响极小,但是对振幅有一定的影响;研究转子的支承刚度对系统频率的影响,发现随着支承刚度的增加,转子的频率也会逐渐增大,但当刚度达到108以上时,频率变化甚小.研究结果为双转子系统的设计与计算提供理论参考.【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】2页(P170-171)【关键词】双转子;振动特性;有限元【作者】宋雪峰【作者单位】黄石新兴管业有限公司,湖北黄石435005;北京工业大学电子信息与工程控制学院,北京100000【正文语种】中文【中图分类】O3220 引言由于发动机有着结构复杂、转速高，高低压转子之间存在转速差，同时也受到自身结构因素、支撑布局等方面因素的影响，这些因素直接影响了转子系统的动力特性，也是国内外专家学者研究的重点问题，Gunter［1］应用传递矩阵法对同向转子和反向转子系统的临界转速和不平衡响应进行了计算和分析；K Gupta［2］采用传递矩阵法计算分析了转子的临界转速，模态振型及转子间的相互激励；陈果［3］采用 Newmark-β 法和改进的 Newmark-β 法相结合的数值积分获取系统的非线性动力学响应；罗贵火［4］考虑中介轴承中的非线性因素建立了双转子系统动力学模型，通过数值分析和实验验证研究了反向旋转双转子系统的响应特性；白雪川［5］利用基础运动的航空发动机双转子模型试验台，研究了机动飞行对反向旋转双转子系统动力学特性的影响。
上述这些文献基本上都是基于传递矩阵法和数值分析来建立的求解方法，这使得具有复杂结构特征转子系统的临界转速在工程应用中受到限制。
本文以有限元理论为基础，建立某航空发动机双转子轴承系统的动力学模型，分析了双转子系统的模态特征，以及在不同激励下的响应问题，分析的结果对该类转子系统的设计和分析具有重要的参考价值。
复杂温度外场作用下转子系统振动特性研究
ｗｅ ｅｅ ｐ ｏ ｅ ． Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｈ ｔ ｈ ｏ ｏ ｓ ｓｅ ｒ ｓ ｏ ｓ ｍｐ ｉｕ ｅ ｉ ｃ ｅ ｓ ｄ ｓｇ ｉ ｃ ｎ ｌ ｅ ｈ ｏ ｐ ｅ ｈ ｒ ｍ ｌｙ ｄ ｅ ｒ ｓ ｌｓ ｓ ｏ ｔ ａ ｅ ｒ ｔ ｒ ｙ ｔ ｍ ｅ ｐ ｎ ｅ ａ ｌ ｄ ｎ ｒ ａ ｅ ｉ ｎｆ ａ ｔｙ ｗｈ ｎ ｔ ｅ ｃ ｍ ｌ ｘ ｔ ｅ ｔ ｉ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｉｌ ｓｃ ｎ ｉ ｅ ｅ ．Ｗ ｉ ｈ ｔ ｒ — ｕ ｉ ｃ ｅ ｓ ｓ ｈ ｍｐ ｉｕ ｅ ｆｔ ｅｒ ｔ ｒｓ ｓ ｅ ａ ｅｇ ａ ｕ ｌ ｎ ｒ ａ ｅ ． ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｆ ｄ ｉ ｏ ｓｄ ｒ ｄ ｅ ｔ ｔ ｅ ｓａ ｔ ｈ ｐｔ ｍｅ ｉ ｒ ａ ｅ ，ｔ ｅ ａ ｌ ｄ ｓｏ ｈ ｏ ｏ ｙ ｔ ｍ ｒ ｒ ｄ ａｌ ｉ ｃ ｅ ｓ ｄ ｎ ｔ ｙ Ｗ ｈ ｎ ｔ ｅ ｓ ａ ｔｔｍｅ ｅ ｃ ｅ ｓ １ ，ｔ ｅ ａ ｌ ｕ ｅ ｉ ｉｃ ｅ ｓ ｄ ａｍｏ ｔｌ ｅ ｒｙ ｅ ｈ ｔ ｒ ｉ ｘ ｅ ｄ Ｓ ｈ ｍｐ ｉ ｄ ｓ ｎ ｒ ａ ｅ ｌ ｓ ｉ ａ ｌ ． ５ ｔ ｎ
（ ｃ ｏ ｌ ｆ Ｍｅｈ ｎｃ ｌＥｎ ｉ ｅｒｎ Ｓ ｈ ｏ ｃ ａ ｉａ ｇ ｎ ｅ ｉｇ，Ｌｉ ｏ ｉ ｇＳ ｈ ａ Ｕｎ ｖ ｒｉｙ，Ｆｕ ｈ ｎＬｉｏ ｉｇ １ ３ ０ ｏ ａ ｎｎ ｈｉｕ ｉｅ ｓｔ ｓｕ ａ ｎｎ １ ０ １，Ｐ． Ｃｈ ｎ ） Ｒ． ｉａ
复 杂温 度 外场 作用 下转 子 系统 振 动特 性 研 究
张 巨伟 ，朱 向哲
（ 宁 石 油化 工 大学 机 械 工 程 学 院 ，辽 宁抚 顺 １ ３ ０ ） 辽 １０ １
摘
要 ： 转 子 系统 往往 要 在 高转 速 、 温 、 高 高压 等 恶 劣 环 境 下 工作 ， 受 力 情 况 非 常 复 杂 。 以 多 自 由度 转 子 为 其
温度场对结构性能的热力学影响
温度场对结构性能的热力学影响在工程领域中，温度是一个非常重要的参数，它对结构的性能有着深远的影响。
温度场的变化会导致结构材料的热膨胀或收缩，从而引起结构的形变和应力的产生。
本文将探讨温度场对结构性能的热力学影响，并分析其在不同工程领域中的应用。
首先，温度场对结构的热膨胀和收缩起着至关重要的作用。
当结构材料受热时，分子内部的热运动增加，导致分子间的距离增大，从而使材料的体积膨胀。
相反，当结构材料受冷时，分子内部的热运动减小，分子间的距离减小，导致材料的体积收缩。
这种热膨胀和收缩的变化会引起结构的形变，进而影响结构的性能。
例如，在桥梁工程中，温度的变化会引起桥梁的伸缩缝发生变形，从而影响桥梁的整体稳定性。
其次，温度场对结构材料的性能也会产生应力的影响。
当结构受到温度变化的影响时，材料内部会产生热应力。
热应力是由于材料的热膨胀或收缩引起的，它会导致结构的变形和应力的产生。
如果结构材料的热膨胀系数不均匀，或者结构的形状复杂，热应力会更加明显。
这种热应力的影响可能导致结构的破坏或失效。
因此，在工程设计中，必须考虑到温度场对结构的热应力影响，以保证结构的安全性和可靠性。
温度场对结构性能的热力学影响不仅在土木工程中有重要应用，还在航空航天、电子设备等领域中发挥着重要作用。
例如，在航空航天工程中，航空器在高速飞行过程中会受到空气摩擦引起的高温影响，这将导致航空器材料的热膨胀和应力的产生。
为了保证航空器的安全性和性能稳定，必须对温度场进行精确的分析和设计。
在电子设备领域，温度场对电子元件的性能也有着重要影响。
电子元件在工作过程中会产生热量，如果不能及时散热，温度将升高，从而影响电子元件的工作性能和寿命。
因此，在电子设备设计中，必须合理设计散热系统，以保证电子元件的正常工作和寿命。
总之，温度场对结构性能的热力学影响是一个非常重要的问题。
温度的变化会引起结构材料的热膨胀或收缩，从而导致结构的形变和应力的产生。
这种热力学影响在土木工程、航空航天、电子设备等领域中都有着广泛的应用。
电主轴热态特性对轴承—转子系统动力学特性的影响研究
电主轴热态特性对轴承—转子系统动力学特性的影响研究电主轴热态特性对轴承—转子系统动力学特性的影响研究摘要：电主轴是工业生产中常用的精密机械设备，它具有很大的市场需求和应用前景。
本文以电主轴的热态特性为研究对象，探讨了电主轴热态对轴承—转子系统动力学特性的影响。
通过数值模拟和实验验证，结果表明电主轴热态对轴承—转子系统的振动响应有显著影响，尤其是在高转速运行下，热态特性更加需要重视。
1. 引言电主轴作为一种高速度与高精度要求的机械元件，广泛应用于机械制造、航空航天、汽车等领域。
在高速转动的过程中，电主轴的温度会升高，影响其动力学特性。
轴承-转子系统作为电主轴的核心组成部分，其振动响应是评价电主轴运行质量的重要指标。
因此，探究电主轴的热态特性对轴承-转子系统的动力学特性的影响具有一定的理论和应用价值。
2. 电主轴热态特性分析2.1 电主轴的工作原理电主轴通过电机的驱动，使转子高速旋转，从而实现工件的加工。
在高速旋转过程中，各个部件之间摩擦产生大量的热量，使得电主轴温度升高。
2.2 电主轴热传导分析电主轴中的热量主要通过热传导和热辐射的方式传递出来。
热传导是指物质内部由高温区域传递到低温区域的热量传递方式。
电主轴的热传导受到材料的导热性能、传热距离、温度梯度等因素的影响。
2.3 电主轴的热膨胀效应电主轴受热膨胀效应的影响，因为温度升高，会导致电主轴的长度和直径增加，从而影响到轴承-转子系统的几何结构和运动特性。
3. 轴承-转子系统动力学特性分析3.1 轴承—转子系统的振动特性轴承—转子系统振动特性是其动力学特性的重要表现形式。
振动包括径向振动和轴向振动两种。
径向振动是指垂直于旋转轴的振动，轴向振动是指沿转子转动方向的振动。
3.2 轴承—转子系统的共振问题共振是指系统在特定的激励频率下，振幅与外力频率完全或近乎相等的现象。
轴承—转子系统在共振频率处容易出现振动过大、工作不稳定等问题。
4. 电主轴热态特性对轴承-转子系统动力学特性的影响4.1 热态对振动响应的影响电主轴的热态特性会改变轴承-转子系统的刚度、阻尼等动力学特性，从而影响其振动响应。
高温环境下离心式风机叶片动态特性分析
高温环境下离心式风机叶片动态特性分析在高温环境下，离心式风机叶片的动态特性分析是一项关键的工作，可以帮助我们理解叶片在高温环境下的工作情况，从而优化设计、提高效率、延长使用寿命。
本篇文章将介绍高温环境对离心式风机叶片动态特性的影响，并讨论可能的解决方案。
高温环境对离心式风机叶片动态特性的影响在高温环境下，离心式风机叶片受到许多因素的影响，如材料热膨胀、材料强度下降、涡轮增压器排气温度升高等。
这些因素会影响叶片的振动特性、动态刚度和叶片的临界转速等。
首先，高温环境下材料的热膨胀会导致离心式风机叶片的变形，影响叶片的几何形状和气动性能。
叶片的变形会导致不平衡和振动，进而影响风机的稳定性和可靠性。
因此，在设计叶片时需要考虑材料的热膨胀系数，并采取相应的措施，如增加叶片的厚度、改变材料组合等，来减小叶片的热膨胀变形。
其次，高温环境下材料强度会下降，使得叶片的刚度降低。
叶片刚度的降低会导致叶片的振动幅度增大，产生共振和疲劳断裂等问题。
为了克服这个问题，可以选择具有较高热稳定性和机械强度的材料，或者在叶片上增加支撑结构以提高其刚度。
此外，高温环境下涡轮增压器排气温度的升高也会对离心式风机叶片的动态特性产生影响。
排气温度升高会导致叶片受到更大的热负荷，使得叶片的工作点发生偏移，进而影响叶片的振动特性和临界转速。
为了解决这个问题，可以调整叶片的设计参数，如增加叶片的尺寸、改变叶片的弯曲角度等，以增加叶片的热负荷承受能力。
可能的解决方案针对高温环境下离心式风机叶片动态特性的影响，我们可以采取以下解决方案来优化设计：1. 材料选择：选择具有较高热稳定性和机械强度的材料，可以提高叶片的刚度和耐高温性能。
常用的高温材料包括耐高温合金、耐高温陶瓷等。
2. 几何优化：通过优化叶片的几何形状，如增加叶片的厚度、改变叶片的弯曲角度等，可以减小叶片的热膨胀变形，提高叶片的稳定性。
3. 冷却技术：采用有效的冷却技术可以降低叶片的工作温度，减小热应力，延长叶片的使用寿命。
瞬态温度场对转子系统动力特性的影响
瞬态温度场对转子系统动力特性的影响张永旺;王克明;王燕琳;郭立全【摘要】A rotor calculation model which can expand freely in the axial direction is established in this pa-per ,and the effects of transient temperature field on dynamic behavior of this rotor system isanalyzed with fi-nite element method. With reference to the heating convection boundary conditions,the transient temperature field of the rotor system is constructed with ANSYS software. The critical speeds of the rotor system under the condition of room temperature and the transient temperature field are calculated respectively,and the re-sults are compared and analyzed. Results show that the critical speeds of the rotor system under the transient temperature field has its relative error by 3.95% at most,and it has a greater impact on the second critical speed of the rotor system.%建立了一个轴向可自由伸缩的单转子系统计算模型，采用有限元法分析了瞬态温度场对单转子系统动力特性的影响。
电机绕组温度场分析及优化研究
电机绕组温度场分析及优化研究电机是现代工业中不可或缺的重要设备之一，其核心部件之一就是绕组。
绕组既是电机的能源转换介质，也是决定电机性能的关键因素之一。
电机的功率、效率、寿命等等指标都与绕组的质量有着紧密的关系。
近年来，电机绕组的温度场分析及优化已成为电机行业研究的热点之一。
一、电机绕组的温度场分析方法在电机运行中，由于绕组内部的电磁感应发热和电阻发热作用下，绕组温度会逐渐升高。
由于各个部分的绕组结构不同，所以在绕组温度分布上也会存在差异。
因此，进行电机绕组温度场分析，有利于优化绕组结构，提高电机的功率密度和效率。
目前，电机绕组温度场分析的方法主要有以下三种：1. 数值模拟法数值模拟法是目前研究电机绕组温度场分布的常用方法。
其基本思想是建立电机绕组的数学模型，通过计算机模拟的方式分析电机在不同工况下的温度场分布情况。
具体来说，数值模拟法常用的软件包括ANSYS、FLUENT等。
2. 实验方法实验方法是通过实验手段，测量电机绕组在不同负载条件下的温度变化情况，并根据测量结果进行分析和优化。
常用的实验手段有红外线热像仪、热电偶、纤维光学传感器等。
3. 解析方法解析方法是建立基于物理原理的电机绕组温度场分布模型，在此基础上，通过解析计算得出温度场分布的解析解。
常用的解析方法包括有限元法、有限体积法、边界元法等。
二、电机绕组的温度场优化方法电机绕组的温度场分布是影响电机整体性能的重要因素之一，因此，研究绕组结构优化方法，是提高电机功率密度和效率的关键。
目前，有许多方法可以有效地优化电机绕组的温度场分布，其中最常用的包括以下几种。
1. 涂层技术涂层技术是在绕组表面喷涂一层专门的保护性材料，目的是提高绕组的热稳定性和导热性。
常用的涂层材料包括氧化铝、氮化硅、热沉淀镀层等。
2. 合理铺绕合理铺绕是指将绕组的导体线依据其规格和结构特点，按照一定的规律分布在绕组槽中。
通过优化绕组的排列方式、导体线的集中密度、绕组的长度等参数，可以使绕组温度场分布更加合理，提高其工作效率。
机械系统的温度场分析与优化设计
机械系统的温度场分析与优化设计一、引言机械系统的温度场对其性能和稳定性具有重要影响。
在设计和优化机械系统时，对温度场进行分析和优化设计是至关重要的。
本文将介绍机械系统的温度场分析方法和优化设计实践。
二、温度场分析方法1. 热传导分析热传导是物体之间热量传递的过程。
在机械系统中，通过热量传导来控制温度场分布是常用的方法。
通过建立热传导方程模拟机械系统中的热传导过程，可以得到温度场的分布情况。
2. 流体动力学分析在机械系统中，流体的流动也会产生热量传递和温度场分布。
通过流体动力学分析，可以研究流体对机械系统温度场的影响，优化流体流动方式以控制温度场分布。
3. 传热与传质分析机械系统中的传热与传质现象是温度场分析的重要内容之一。
通过研究传热与传质的机理和规律，可以控制机械系统的温度场分布，提高其性能和稳定性。
三、温度场优化设计实践1. 材料选择与参数优化在设计机械系统时，材料的导热性能和热膨胀系数对温度场分布具有重要影响。
通过选择合适的材料，并优化其参数可以实现机械系统的温度场优化设计。
2. 冷却系统设计机械系统的冷却系统设计是温度场优化的重要手段。
通过在机械系统中加入冷却装置，可以有效控制机械系统的温度场分布。
例如，采用散热片、风扇等冷却装置，可以提高机械系统的散热效果，降低温度场的分布。
3. 热力学循环设计在某些机械系统中，采用热力学循环设计可以实现温度场的优化。
例如，通过设计合理的热力学循环，将热量从高温区域传递到低温区域，可以调控机械系统的温度场分布。
四、温度场分析与优化设计案例以某型机械设备为例，进行温度场分析与优化设计。
通过建立热传导方程、流体动力学模型和传热与传质模型，对该机械设备的温度场进行分析。
在此基础上，通过优化材料选择、冷却系统设计和热力学循环等方法，实现该机械设备的温度场优化设计。
五、结论机械系统的温度场分析与优化设计对其性能和稳定性具有重要意义。
通过研究热传导、流体动力学和传热传质等机理与规律，以及优化材料选择、冷却系统设计和热力学循环等手段，可以实现机械系统温度场的优化设计。
某型涡扇航空发动机双转子-轴承系统动力学特性分析
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文rotor bearing system is calculated and the influence of the change of the bearing stiffness on the critical speed of the rotor is studied.The critical speed calculation is compared with the normal operating speed of the engine. The results show that the critical speed of the engine is far from the engine's normal working speed and has sufficient margin.Calculation of the vibration mode of the dual rotor bearing system.Unbalance response analysis of AЛ-31Фengine successfully high,low pressure rotor.In the different positions of the high and low pressure rotor applied successively unbalance mass,were obtained under different conditions of high pressure and low pressure rotor vibration type,analysis unbalance mass is applied in different position each axis to withstand the impact of the degree of.Simulation verifies the dynamic characteristics of the dual rotor bearing system.Established dual rotor bearing system finite element model and high and low pressure rotor unit model,the dynamics characteristics of the dual rotor-bearing system through the finite element software is used to simulate and will comparison between simulation results and calculation results.The results show that simulation results show good agreement with calculated values.Keywords:dynamic characteristics,transfer matrix method,dual rotor,disc thickness,simulationIII哈尔滨工业大学工学硕士学位论文目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1课题的来源及研究的背景和意义 (1)1.1.1课题的来源 (1)1.1.2研究的背景和意义 (1)1.2转子-轴承系统动力学特性分析的主要内容及常用方法 (2)1.3国内外研究现状 (3)1.3.1单转子系统研究现状 (3)1.3.2双转子-轴承系统研究现状 (4)1.4本文主要研究内容 (7)第2章传递矩阵法的改进 (9)2.1传统传递矩阵法 (9)2.2改进传递矩阵法 (11)2.3改进方法验证 (13)2.3.1算例 (13)2.3.2算例计算模型 (14)2.3.3临界转速计算及仿真验证算例 (15)2.3.4各阶振型计算及仿真验证算例 (17)2.4本章小结 (19)第3章AЛ-31Ф发动机双转子-轴承系统简化模型 (20)3.1AЛ-31Ф发动机计算简化模型 (20)3.1.1低压转子计算简化模型 (20)3.1.2高压转子计算简化模型 (21)3.1.3双转子-轴承系统计算简化模型 (22)3.2AЛ-31Ф发动机结构简化模型及结构尺寸参数 (23)3.2.1低压转子结构简化模型 (24)IV哈尔滨工业大学工学硕士学位论文3.2.2低压转子结构尺寸参数 (25)3.2.3高压转子结构简化模型 (26)3.2.4高压转子结构尺寸参数 (27)3.2.5双转子-轴承系统结构简化模型及结构尺寸参数 (28)3.3本章小结 (29)第4章AЛ-31Ф发动机临界转速及各阶振型 (30)4.1AЛ-31Ф发动机临界转速计算 (30)4.1.1低压正协调进动 (33)4.1.2高压正协调进动 (35)4.1.3临界转速计算结果 (37)4.2AЛ-31Ф发动机临界转速仿真验证 (37)4.2.1低压正协调进动 (38)4.2.2高压正协调进动 (39)4.3AЛ-31Ф发动机各阶振型计算 (40)4.3.1低压正协调进动 (41)4.3.2高压正协调进动 (42)4.4AЛ-31Ф发动机各阶振型仿真验证 (43)4.5AЛ-31Ф发动机临界转速影响因素及灵敏度分析 (45)4.5.1低压正协调进动 (45)4.5.2高压正协调进动 (46)4.6本章小结 (47)第5章AЛ-31Ф发动机不平衡响应 (49)5.1不平衡响应传递矩阵法的改进 (49)5.1.1传统不平衡响应传递矩阵法 (49)5.1.2改进不平衡响应传递矩阵法 (51)5.1.3改进方法验证 (53)5.2AЛ-31Ф发动机不平衡响应计算 (55)5.2.1低压转子不平衡响应计算 (57)5.2.2低压转子不平衡响应仿真验证 (58)5.2.3高压转子不平衡响应计算 (60)5.2.4高压转子不平衡响应仿真验证 (61)5.3本章小结 (63)V哈尔滨工业大学工学硕士学位论文结论 (64)参考文献 (65)哈尔滨工业大学学位论文原创性声明和使用权限 (70)致谢 (71)VI哈尔滨工业大学工学硕士学位论文第1章绪论1.1课题的来源及研究的背景和意义1.1.1课题的来源本课题来源于北京航空精密机械研究所项目：超高速转子系统在高温环境下动态性能分析及实验研究。
密闭空间内的温度场变化对内部转动设备影响的分析
陈学斌 渊秦山核电运行五处袁浙江 嘉兴 314000冤
揖摘 要铱本文主要分析了 在 密 闭 空 间 中 袁 运 行 的 转 动 设 备 在 空 间 内 温 度 场 发 生 变 化 时 的 运 行 情 况 袁 通 过 分 析 得出了温度场分布不均袁以及温度场的变化如何影响到转动设备和电动机等重要设备袁经过分析机理袁总结出 密闭空间内微气候的健立和控制方法袁和空间内空气冷却器的合理布置形式袁以此来达到空间内温度场的均 匀分布的结果袁尽量减少转动设备电动机的影响因素袁保证电动机运行寿命遥
1 密闭空间内的温度场
在当前大部分发电厂中袁 其中会有部分厂房房间 的设置和其中设备的布置设计中袁 为了保证相关介质 的安全性以及人员的安全性袁 设备房间一般会采取密 闭的空间袁 内部采用闭式冷却风机循环降温袁 保证房 间内的设备安全稳定的运行遥 主要目的是限制房间内 的温度袁 防止对房间及设备造成可能的危害袁 对房间 内构筑物混凝土进行冷却袁避免高温脆化遥
(Qinshan nuclear power operation 5,jiaxing zhejiang 314000,China) 揖Abstract铱This paper mainly analyzes the in confined Spaces , the operation of the rotating equipment in the space within the operation situation of temperature field changes by analyzing the temperature field distribution is obtained , and how to affect the change of the temperature field and other important equipment , rotating equipment and motor through mechanism analysis , summed up the micro climate has built in confined Spaces and control method of air cooler and space reasonable decorate a form , in order to achieve the uniform distribution of temperature field in the space as a result , as far as possible to reduce the influence factors of motor rotating equipment , ensure the operating life of motor . 揖Key words铱Confined space ; Temperature field ; Motor
双转子-支承系统动力学特性的有限元分析
系 统 的动力 学特 性进 行 了计算 和 分析 。建 立 的双
转 子 一轴承 系统 的有 限元 模 型如 图 ２所 示 。转 子 部 分 全 部 采 用 六 面 体 划 分 网 格 ， 中节 点 数 为 其
１ １５ 单 元 数 为 １５ ５ 网格 质 量 的各 项 指 标 均 ６０ ， １８ ，
１ ２
沈 阳 航 空 航 天 大 学 学 报
第２ ９卷
转 子 一轴承 系统 和考 虑 弹性基 座 的双 转子 一支 承
１ 双 转 子 一 承 系统 结 构 模 型 支
本文 以如 图 １所示 的双转 子 一支承 系统 为研 究对 象 。该 系统 由 内 轴 、 轴 、 盘 、 承 （ ） 外 圆 轴 座 、
支承 系统 在 弹性基 座 作 用 下 的临 界 转速 、 主振 型 和不 平衡 响应 。
收 稿 日期 ： ０ １— ９一Ｏ ２１ ０ １
作者简介 ： 缪辉 （９ ７一） 男 ， １８ ， 江苏常州人 ， 在读硕士 ， 主要研究 方 向： 空发动机 强度 、 动及 噪声 ， 航 振 Ｅ—ｍａ ： ｉｏ ｕ１８０ ＠ ｙ ｉ ｍ ａｈ ｉ９７ ７ ａ ｌ ｈ ｏ ｃｍ．ａ 王克 明（９ ４一） 男 ， ｏ ．ｏ ｃ ； １５ ， 辽宁沈 阳人 ， 教授 ， 主要研究方 向： 航空发动机强度 、 振动及 噪声 。
十分重 要 的意 义 。
目前 国 内运用 有 限元 的方法对 于 整个转 子 一 支承 系统 的研 究 尚处 于 和 深 入 阶段 ， 受展 该方 面 的研究 参 考文 献 很 多 Ｊ但 大 都 考 虑 的是 单 转 ， 子系 统 。本 文 用有 限元 的方 法建 立 了一个 双转子
文 章 编 号 ： ０ ５—１４ （０ ２ ０ —０ １ ０ ２９ ２ ８ ２ １ ） １ ０ １－ ５
温度梯对航空发动机转子热弯曲的影响分析
温度梯对航空发动机转子热弯曲的影响分析摘要：航空发动机是飞机中的重要组成部分，人们将其称之为飞机的心脏，属于一种高度复杂和精密的热力机械，随着航空事业的发展，航空发动机以成为可靠其成熟的产品，国家从未停止对航空发动机的研究与开发，一种转子及静子结构较为精密，并且在运作的过程中必须承受巨大的热载荷，本文着重分析了温度梯对航空发动机转子热弯曲的影响，对不同的升温阶段及温度环境下转子的温度分布，希望能为航空事业提供有理论支撑。
关键词：温度梯；航空发动机；转子热弯曲计航空发动机作为飞机组成的核心部分，其工作环境相对较为恶劣，并存在较多的性能影响因素，航空发动机转子具有较多的类型和格式，基本形式一共分为三种，鼓式、盘式、鼓盘式，需要结合航空飞机不同结构和需要进行选用。
转子在实际应用中，会受到高温高压燃气的作用，对转子的性能状态会造成一定的影响，巨大的热载荷会引起热膨胀变形，在这种情况受到的外作用力是不均匀的，停机后转子冷却也会不均匀，转子深受外界温度的影响，冷却不均再次启动便会发生热弯曲现象，进而导致振动过大而威胁到航空发动机的安全稳定的运行。
1、研究背景美国F100发动机的法国协和号客机运作过程中，转子经过高温高压燃气作用后，停机后再次启动发生了热固耦合振动，在此过程中，转子冷却95min后的转子热弯曲最大，在这样的条件下，加速启动会产生巨大振动。
美国某型航空发动机在起飞试验中，由于转子受力变形而造成整体发动机产生过大的振动，阻碍了正常的飞行试验。
通过航空事业历史时事件的分析，便意识到了转子热弯曲的重要性，并得到国内外航空事业的关注，并加大对相关内容的研究，有关研究人员表明，动机进气道结构形式、转子结构形式和流道内空隙比例对发动机停车冷却过程中热弯曲变形都有重要影响。
英国相关研究人员认为反差较大的温度变化会引起结构频率的变化，并通过一系列试验展开了研究。
国内相关研究人员采用数值方法定性进行分析转子振动现象，通过模拟实验验证了分析结果的正确性，并制定出了降低影响的解决方案及措施，并利用多场耦合方法研究分析了停机冷却阶段航空发动机转子的热变形特征。
温度场分析在电机设计中的应用研究
温度场分析在电机设计中的应用研究引言电机作为现代工业生产中常见的一种设备，其稳定运行是保障生产效率和品质的重要因素之一。
然而，长期以来，电机在高温环境下运行容易引发故障，严重影响其寿命和性能。
因此，针对电机的温度场分析成为了电机设计领域中重要的研究方向之一。
本文探讨了温度场分析在电机设计中的应用研究。
一、电机温度场的影响因素及其研究方法1.1 影响电机温度场的因素温度场的形成受多种因素的影响，电机的结构、材料、工艺等均对温度分布产生影响。
其中，电机的负载条件、环境温度以及散热系统的设计也是影响温度场的重要因素。
1.2 温度场研究的方法为了准确分析电机内部的温度场，研究者采用了多种方法。
数值模拟方法，如有限元法和计算流体力学方法，可以通过建立数学模型对电机内部的温度分布进行模拟。
实验方法，则通过在实际电机上安装温度传感器，记录温度分布的变化，从而推测出温度场的分布情况。
二、电机设计中的温度场分析应用2.1 提高电机的散热性能电机通常在高负载状态下运行，容易产生大量的热量，如果散热设计不合理，会导致电机过热甚至损坏。
通过温度场分析，可以提前发现电机中的热点区域，并对散热系统进行优化设计，以提高电机的散热性能。
例如，通过优化风道设计和散热片的布局，在不增加额外成本的情况下提高电机的散热效率。
2.2 优化电机的结构和材料电机的结构和材料对于温度场的形成和分布起着至关重要的作用。
温度场分析可以帮助设计师在电机的结构和材料选取上做出更加合理的选择。
例如，在温度场分布不均匀的情况下，可以通过改变电机的包围结构或材料来提高散热效果，从而保持电机的稳定性。
2.3 优化电机工艺参数在电机的生产过程中，诸如定子绕组捆绑、绕组绝缘和压力容器制造等诸多工艺参数会影响电机的温度场分布。
通过温度场分析，可以对这些工艺参数进行精确优化，以改善电机的散热性能。
例如，通过优化绕组的捆绑方式或改进绝缘材料的性能，可以有效降低电机内部的温度。
机械温度场分析及其对结构性能的影响研究
机械温度场分析及其对结构性能的影响研究一、介绍机械温度场机械温度场是在机械运动或工艺加工过程中，由于摩擦、塑性变形、能量散失等因素而产生的温度分布。
这种温度场的形成与材料的热导性、边界条件、工艺参数等相关。
了解机械温度场，对于评估结构强度和设计材料的耐高温性能具有重要意义。
二、机械温度场分析方法1. 数值模拟方法数值模拟方法是一种较为常用的机械温度场分析方法。
通过建立适当的数学模型和使用有限元或有限差分法等数值计算方法，可以模拟机械运动或工艺加工过程中的温度场分布。
数值模拟方法在预测温度分布、热传导、热辐射等方面具有较强的能力。
2. 实验方法实验方法是验证数值模拟结果的有效手段。
通过在实验室中搭建适当的试验装置，使用传感器和测温仪器测量温度数据，可以获取不同位置的温度变化情况。
实验方法可以提供真实的温度分布数据，并可以用于验证数值模拟方法的准确性。
三、机械温度场对结构性能的影响1. 强度和韧性机械温度场会影响材料的强度和韧性。
温度升高会导致材料的晶体结构变化、粗化晶粒和晶界的迁移，从而降低材料的强度。
同时，温度升高还会增加材料的塑性变形能力，提高材料的韧性。
根据具体的应用场景，需要在材料的强度和韧性之间寻求一个平衡点。
2. 疲劳寿命机械温度场对材料的疲劳寿命有着显著影响。
温度变化会引起材料的热膨胀和收缩，从而导致应力的变化。
当应力超过材料的承载极限时，就会导致疲劳破坏。
因此，了解机械温度场分布，有助于预测材料的疲劳寿命，并采取相应的措施延长材料的使用寿命。
3. 介电性能机械温度场对电子器件的介电性能也有着重要的影响。
高温会引起材料的介电常数变化，导致电子器件的电容、电阻等参数发生变化，进而影响电子器件的工作性能。
因此，在电子器件设计中，需要考虑机械温度场对介电性能的影响。
四、研究机械温度场的价值与挑战机械温度场分析的研究对于提高结构的可靠性、降低能耗、改善产品性能具有重要意义。
通过预测机械温度场的分布，可以指导合理的材料选择和结构设计，从而提高产品的质量和效率。
机械结构温度场分析与优化设计
机械结构温度场分析与优化设计随着科技的发展，机械工程在各个领域都发挥着重要作用。
机械结构的设计是机械工程中的重要环节之一，而温度场分析与优化设计则是机械结构设计中不可忽视的部分。
本文将探讨机械结构温度场分析与优化设计的重要性，并提出相关的方法和技术。
一、温度对机械结构的影响温度场分析与优化设计在机械结构领域具有重要意义。
首先，温度的变化会导致机械材料的热胀冷缩，从而产生热应力，对结构的强度和稳定性有直接影响。
其次，温度场还会影响部件的热损失和能量转化效率，进而影响整个机械系统的性能。
因此，进行温度场分析是为了理解和控制机械结构的变形和热特性，有助于提高机械系统的稳定性和效能，延长使用寿命。
二、温度场分析的方法温度场分析的方法主要有数值计算和实验测试两种。
数值计算是通过建立机械结构的数学模型，利用计算机进行仿真分析来预测结构在不同温度条件下的行为。
这种方法具有成本低、灵活性高的优势，但需要准确的边界条件和材料性能参数，对计算机模型的精度要求较高。
实验测试则是通过在实际条件下对机械结构进行温度场的测量和数据记录，对实验数据进行处理和分析，得到结构的温度分布。
这种方法可以获得较真实的温度场信息，但成本较高，且难以获得全局信息。
三、温度场优化设计的思路温度场优化设计的目标是通过改变机械结构或选择合适的材料，使温度分布符合设计要求，从而达到提高结构的性能和效率的目的。
常用的优化设计思路有以下几点：1. 材料选择：选择热传导性能好，热膨胀系数小的材料，以减少温度梯度和热应力的产生。
2. 结构改进：通过合理的结构设计，减少或消除热应力集中点，将温度均匀地分布在整个结构上。
3. 冷却系统设计：对于需要长时间运行的机械设备，可以设计冷却系统，通过冷却介质或风扇等对结构进行散热，降低温度。
4. 热障涂层的应用：在高温环境下，可以利用热障涂层来降低结构的温度，减少热传导。
以上方法可以根据具体情况综合应用，达到温度场优化设计的效果。
稳态热度场对转子系统临界转速的影响
稳态热度场对转子系统临界转速的影响
朱向哲;袁惠群;贺威
【期刊名称】《振动与冲击》
【年(卷),期】2007(026)012
【摘要】汽轮机转子系统在频繁启停时,将产生较大的热应力和热变形,使转子系统的振动特性发生变化.采用有限单元法,利用热-结构-动力学耦合理论,对稳态温度场对某汽轮机转子系统的临界转速的影响进行了探讨.结果表明,随着转子系统轴向温差和径向温差的增大,热变形程度逐渐增大,系统振动的临界转速逐渐降低.稳态温度场对低阶临界转速的影响较大,而对于高阶临界转速的影响较小,特别对第一阶临界转速具有较大的影响,但对各阶临界转速的振型影响很小.在对转子系统的振动研究中,不应当忽略温度的影响.
【总页数】4页(P113-116)
【作者】朱向哲;袁惠群;贺威
【作者单位】东北大学机械工程与自动化学院,沈阳,110004;辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺,113001;东北大学机械工程与自动化学院,沈阳,110004;东北大学机械工程与自动化学院,沈阳,110004
【正文语种】中文
【中图分类】TB533.1
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3.支承刚度耦合对转子系统临界转速影响分析 [J], 李全成;王克明;肖齐林;王艳琳;
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高速永磁同步电机转子瞬态温度场分析
高速永磁同步电机转子瞬态温度场分析摘要：高速永磁同步电机与传统电机相比可直接驱动高速负载，省去了机械传动装置，避免了传动装置引起的损耗、机械振动和噪声，不但减小传动系统链，而且系统提高工作效率和运行精度。
高速永磁同步电机的电磁损耗和空气摩擦损耗比普通电机要大，且转子的高速与高功率密度导致转子单位体积内的损耗增加，因此温升过高成了永磁转子设计中的难点。
目前，高速电机中普遍使用的钕铁硼永磁体对温度比较敏感，转子温升直接降低永磁体的磁性能，甚至使永磁体不可逆失磁，从而影响电机性能。
因此为保证电机具有良好性能，有必要对转子部分温度场分析。
关键词：高速永磁同步电机；转子；瞬态温度场分析1 概述高速永同步磁电机在高速状态运行的过程中会产生一些问题，出现转子承受很大的离心力、转轴磨损严重等机械类的问题，而且电机内高频磁场引起定子铁心附加损耗和转子涡流损耗大幅度增加，电机内的温度升高，同时受温度影响永磁体性能会降低；如果转子散热条件不好，过高的温度将导致永磁体不可逆退磁，严重地导致电机无法运行。
因高速永磁电机转子本身含有内热源，转子温度场的预测可以归结到求解瞬态的含内热源的传热方程。
当永磁体为圆筒形或者圆柱形时，采用解析解求解温度场成为可能。
虽然对于几何形状及边界条件都比较简单的问题可以获得解析解，但是求解特殊几何结构和边界条件下的解析解仍然充满着挑战。
对于多层圆筒（径向方向套接）的二维瞬态温度场，当圆筒端面为绝热时的解析解已被较早地研究过，采用分离变量法求解了单层和双层气缸的温度场。
当圆筒端面为恒温时或一端恒温、一端绝热时，X.Lu采用一种新颖的分离变量法获得了其瞬态温度场解析解。
这种新颖的分离变量法与Laplace变换结合起来求解了多层圆盘（轴向叠加）的瞬态温度场，其中圆盘上下表面（轴向）为对流换热边界条件，侧面为恒温边界条件。
当处理含有内热源的瞬态传热方程时，目前有两种方法可以借鉴：有限积分变换法和基于分离变量法的“拆分法”。
温度场对发动机静子系统振动特性影响
温度场对发动机静子系统振动特性影响
王艳琳;王克明;张永旺;李全成;米海珍
【期刊名称】《沈阳航空航天大学学报》
【年(卷),期】2014(031)003
【摘要】建立了某型航空发动机静子系统的模型,通过对其进行热分析获得了结构的稳态温度场,分别计算了常温下和温度场作用下静子系统的振动特性并进行对比分析.结果表明,考虑温度影响时,由于材料弹性模量随温度升高而降低,结构的固有频率减小而模态振型基本不变;结构响应的变化与激励频率有关,在某些频率下响应增加,在其它频率下响应减小.这种响应的变化在共振频率附近非常明显,因此分析静子系统的振动特性时不能忽略温度的影响.
【总页数】4页(P24-27)
【作者】王艳琳;王克明;张永旺;李全成;米海珍
【作者单位】沈阳航空航天大学航空航天工程学部(院),沈阳110136;沈阳航空航天大学航空航天工程学部(院),沈阳110136;沈阳航空航天大学航空航天工程学部(院),沈阳110136;沈阳航空航天大学航空航天工程学部(院),沈阳110136;沈阳航空航天大学航空航天工程学部(院),沈阳110136
【正文语种】中文
【中图分类】V231.92
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文章 编 号 ： ２ ０ ９ ５—１ ２ ４ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ 系统 动 力 特性 影 响 的分 析
张婷婷 ， 王克 明 ， 孙 阳， 景晓东
（ 沈阳航空航天大学 航空航天工程学部（ 院） ， 沈阳 １ １ ０ １ ３ ６ ）
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第３ ０ 卷 第１ 期
２ ０ １ ３年 ２月
沈 阳 航 空 航 天 大 学 学 报
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摘要 ： 建立 了一个轴 向可 自由伸缩 的双转子系统计算模型 ， 采用有 限元法 ， 分析了温度场对该双转
子系统动力特性 的影响。参 照航 空发 动机 转子 系统 的温度 分布情况 ， 通过 Ａ ＮＳ ＹＳ软 件构造 了该 双转子系统的稳态温度场 。分别在常 温状态 、 考虑整 体温度场 、 只考 虑轴 的温度场 以及只考虑 盘 的温度场 ４种情况下 ， 计算 了该 双转子 系统 的临界转 速和 不平衡 响应 ， 并 进行 了对 比分析 。结 果 表明 ， 温 度场作用 下双转子 系统 的临界转 速要 比常温状态下 的低 ， 内、 外转子分 别为主激励 的第一 阶临界转速相对误差都 已接近 ６ ％ 。盘 的温度对 于转 子系统 动力特 性 的影响要 比轴 的温度 小得
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关键词 ： 温度场 ； 双转子系统 ； 临界转速 ； 不 平 衡 响 应 中 图分 类 号 ： Ｖ ２ ３ １ ． ９ ６ 文 献标 志码 ： Ａ
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