流固耦合参数慢变转子系统故障的若干关键问题研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51875085
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0503.机械动力学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The rotor system with slowly varying parameters applied widely in mechanical equipments, such as generators, motors, et al. It recently increases the feasibility of fault occurrence along with the developing of the design of rotor system in maximization, high-speed orientation and flexibility. So, it has an important scientific meaning and practical value for studying the nonlinear characteristics and fault mechanism of rotor system with slowly varying parameters (The rotor system with slowly varying parameters in fluid-solid coupling forces) such as large steam turbine and large scale compressor, appling hydrodynamics, nonlinear vibration, rotor dynamics and nonlinear finite element method. It can improve the reliability and stability of rotating machinery. The subject will develop theoretical and experimental investigations of fault rotor system with slowly varying parameters in double-fluid forces taking the large steam turbine as background. The research includes modeling of rotor system with slowly varying parameters in fluid-solid coupling forces, nonlinear characteristics and instability mechanism of the ultra-supercritical rotor system, sensitivity and influence law of multi-slowly varying parameters, the occurrence mechanism and fault degree of coupling faults, the stability law of motion. The fault characteristics in unsteady state will be extracted applying the signal processing method of time-frequency analysis, the influences of various factors and action mechanism will be studied. The influence and evolvement law between fluid excitation, slowly varying parameters and faults will be analyzed comparing the theoretical results. The research results of this subject will provide theoretical and technical basis for the theoretical study of rotor system with slowly varying parameters in fluid-solid coupling forces to practical application.
近年来随着转子系统的设计朝着大型、高速及柔性化的趋势发展,引发转子系统发生故障的可能性增加。因此研究密封力和油膜力等流体激励下大型汽轮机、压缩机等含参数慢变转子系统(流固耦合参数慢变转子系统)的非线性特性和故障机理,提高旋转机械的可靠性与稳定性,具有十分重要的科学意义和实用价值。本课题将以大型汽轮机组等转子系统为背景,开展多流体激励联合作用下参数慢变转子系统及其故障的理论与试验研究,包括考虑双流体激励的参数慢变转子系统非线性流固耦合建模、超超临界运行时的非线性特性和失稳机理、对多慢变参数的敏感性和相互影响规律、单一和耦合故障的发生机理和故障程度及运动稳定性;应用时频分析等信号处理方法提取非稳态下的故障特征,对各种因素的影响和作用机理进行分析研究,对比理论研究结果分析流体激励、慢变参数和故障之间的影响和演变规律,为流固耦合参数慢变转子系统研究从理论走向实际应用提供必要的理论依据和技术基础。

结项摘要

近年来随着转子系统的设计朝着大型化、高速化及柔性化的趋势发展,旋转机械的结构设计越来越复杂,以及在某些情况下表现出的参数慢变特征,引发转子系统发生故障的可能性增加。因此针对大型机组设计和使用过程中所面临的瓶颈问题,研究流固耦合参数慢变转子系统的非线性动力学特性和故障机理,可以为旋转机械的综合设计与控制、故障诊断与预防等提供坚实的理论依据和技术保障,具有非常重要的科学意义和实用价值。.项目以大型汽轮机组转子系统为背景,开展了流固耦合参数慢变转子系统及单一和耦合故障的理论与实验研究。建立了密封力、油膜力等流体激励作用下转子系统及其单一和耦合故障的非线性流固耦合动力学模型及参数慢变转子系统流固耦合动力学模型,开发出了流固耦合参数慢变转子系统及典型单一和耦合故障进行非线性动力学特性分析的程序。研究了转子系统在不同转速、偏心量、密封结构参数在内的动力学响应特征;分析了轴承间隙、滚珠个数、接触角等对系统振动特性的影响,总结了升/降速过程中气流激振与滑动轴承油膜失稳的频谱特征变化规律的异同点,揭示了流体自激振动的振动特性。开展了存在质量慢变、刚度慢变、激励慢变和阻尼慢变的转子系统的动力学行为研究,对系统在不同转速、不同慢变参数和不同慢变位置等工况进行了仿真和试验研究,为含参数慢变转子系统动态特性分析提供了理论依据和参考。研究了转子系统单一和耦合故障对系统非线性特性的影响及系统参数的相互作用规律,总结了其故障特征。基于特征融合方法,将故障特征提取方法和故障识别算法相结合用于对转子系统典型单一和耦合故障进行诊断识别分类,有效提高了确诊率。项目的研究成果对为流固耦合参数慢变转子系统研究从理论走向实际应用提供了一定的理论依据和技术基础。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(4)
专利数量(2)
密封-转子系统气流激振问题数值仿真
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    航空动力学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    罗跃纲;王鹏飞;徐昊;王晨勇;贾海峰
  • 通讯作者:
    贾海峰
双跨质量慢变转子系统动态特性数值仿真分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    振动与冲击
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    罗跃纲;付豪;张悦;贾海峰;黄逢超
  • 通讯作者:
    黄逢超
双跨转子系统油膜失稳的数值仿真与试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    机械科学与技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    罗跃纲;徐昊;王鹏飞;王晨勇;付豪
  • 通讯作者:
    付豪
迷宫密封-滚动轴承-悬臂转子系统非线性 动力学特性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    振动工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    罗跃纲;王鹏飞;王晨勇;徐昊
  • 通讯作者:
    徐昊
Research on the dynamic characteristics of crack damage of a seal-rotor system
密封-转子系统裂纹损伤动态特性研究
  • DOI:
    10.1007/s11071-022-07537-w
  • 发表时间:
    2022-05
  • 期刊:
    Nonlinear Dyn
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Lipeng Wang;Fengchao Huang;Yuegang Luo;Changzheng Chen
  • 通讯作者:
    Changzheng Chen

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其他文献

其他文献

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罗跃纲的其他基金

多跨转子系统耦合故障的定性定量诊断研究
  • 批准号:
    50775025
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    26.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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