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轴承-转子系统是旋转机械的重要组成部分,对轴承一转子系统的非线性动力学行为研究是转子动力学的主要内容。随着大型旋转机械(如汽轮机等)设计技术的提高,使得转子轴颈尺寸变大、线速度提高,实际上大部分轴承已经在紊流工况下运转。本文针对紊流工况,对流体动压轴承一转子系统的非线性动力学行为展开研究。主要研究内容如下:
1、简要介绍了非线性动力学系统的一些基本理论:分岔、混沌理论以及通向混沌的道路。
2、针对紊流工况,采用混合长度理论的Reynlods方程描述了轴承油膜的压力分布规律。基于此,运用半Sommerfeld边界条件分别求得了无限短和无限长轴承假设下的油膜压力分布和油膜力的解析表达式。
3、建立了紊流轴承一刚性对称转子模型及其运动微分方程,运用变步长四阶Runge-Kutta法对其进行数值仿真,采用轨迹图、Poincare映射、时间历程、频谱图和分岔图等分析了紊流无限短轴承和紊流无限长轴承支撑的刚性转子系统的不平衡响应随转子转速的变化规律。数值结果揭示了紊流轴承一刚性转子系统存在周期解、倍周期解、周期三、准周期和混沌等丰富复杂的非线性动力行为。
4、建立了紊流动压轴承一柔性Jeffcott转子模型及其运动微分方程,运用变步长四阶Runge-Kutta法研究了紊流无限长轴承一柔性转子系统的不平衡响应随转速和偏心率的改变而变化的规律。数值结果揭示了紊流轴承一柔性转子系统的周期解、倍周期解、周期三、准周期解和混沌等丰富复杂的非线性动力行为。
本文采用的数值方法和得到的结果可为轴承一转子系统的动力行为分析和实际产品的动力学设计提供理论参考。