重型燃气轮机转子系统在热-流-固多场耦合作用下的非线性振动分析

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11502140
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0706.转子动力学
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The rotor system of the heavy duty gas turbine has several structural features, such as the heavy quality, the longer length, etc. The working conditions of the gas turbine rotor system is developed to the direction of the higher temperature, higher pressure and higher speed, has many different characteristics from the general high-speed rotary machine, the multi-field coupled effects which influence on gas turbine vibration become more and more serious. The complex phenomena of gas turbine rotor system under the severe service conditions can’t be explained by the conventional dynamics theory, so the research of the complex high-dimensional nonlinear dynamics theory under the multi-field coupled action of the gas turbine machine has become very urgent. This project will integrate the national and worldwide latest development of dynamics, hybrid modeling and nonlinear theory,and also will combine with the finite element method (FEM) and boundary element method(BEM), to deal with the dynamic modeling under the action of the thermal-fluid-solid multi-field coupled condition. Combining with the multidisciplinary field cross, the dynamic multi-field coupled model of the rotor system of the heavy duty gas turbine will be set up including the thermal field, fluid field and stress field. In a further study, a calculation and simulation under the typical working condition will be done based on the previous work, using the test data which from the actual working monitoring in the gas turbine power plant and Lab test, to determine the boundary conditions under the multi-field coupling, and the nonlinear vibration analysis will be in-depth researched. In the current project, a new progress will be made in the modeling of the gas turbine rotor system, the theory support for the study of gas turbine rotor system under multi field coupling dynamic can be provided. And we will acquire the theory and technique of vibration transmission as well as the character of vibration transmission under typical working conditions. The research achievement can be applied to the specific design and fault diagnosis of the equipment.
重型燃气轮机转子系统具有质量厚重,长度偏长等结构特点,且其工作条件不断向更高温、更高压、更高速的方向发展,多场耦合作用对重型燃机振动的影响越来越强烈。常规动力学理论无法解释严酷服役环境下重型燃机转子系统所表现出的复杂现象,急需突破多场耦合作用下的高维非线性动力学理论。本项目结合国内外转子动力学、混合建模与非线性理论的最新发展,采用有限元和边界元相结合的方法,突破在热-流-固多场耦合作用下的动力学建模问题。利用多学科交叉,建立起重型燃机转子系统在温度场、流场和应力场等多场耦合作用下的非线性动力学模型。在此基础上进行典型工况的计算仿真,运用燃机电厂实际工况监测数据及试验相结合的方法,实现多场耦合作用下边界条件的确定,从而进行深入的非线性振动分析,掌握其振动机理,获得典型工况下机组的振动特征,为研究重型燃机转子系统在多场耦合下的振动分析提供理论支撑,研究成果可应用于该类设备的具体设计和故障诊断。

结项摘要

重型燃气轮机转子系统具有复杂的结构形式,是在高温、高压、高流速等复杂多变工况下高速旋转机械。本项目采用混合建模技术,研究了不同耦合工况下重型燃气轮机转子系统的非线性振动特性,建立了对应的非线性动力学方程;研究了电厂多物理场多点参数的数据提取方法,建立了其转子的多场耦合模型,结合电厂9F级重型燃气轮机转子系统典型工况的振动数据对该模型和分析结果进行验证和修改,确定了系统的仿真软件方案,并进行数值仿真分析,研究了由外部耦合激励引起的复杂转子非线性动力学特性、在碰摩、非线性气流、热冲击及温度场不稳定、结构应力等多场因素引起的转子系统非线性振动特性。. 项目通过总结分析,不断完善试验方案的设计与论证,优化了现有转子模拟试验台的设计提出改善转子系统振动的方案,通过对多工况的仿真结果与测试结果进行对比研究,验证了燃机转子模型和仿真路线的合理性,从而揭示了重型燃气轮机转子系统在热-流-固多场耦合作用下的非线性振动机理,为研究重型燃机转子系统在多场耦合下的振动 分析提供理论支撑,研究成果可应用于该类设备的具体设计和故障诊断。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(3)
专利数量(3)
Rotor Dynamics Behavior of Tilting Pad Bearing Supported Turbo-Expander Considering Temperature Gradient
考虑温度梯度的可倾瓦轴承支撑透平膨胀机转子动力学行为
  • DOI:
    10.1115/1.4030831
  • 发表时间:
    2016-03
  • 期刊:
    Journal of Computational and Nonlinear Dynamics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Ming Li;Xingxing Liu;Rui Zhu;Xiaohu Wang;Fucai Li;Hongguang Li;Guang Meng
  • 通讯作者:
    Guang Meng
Nonlinear dynamics study of a high-temperature rotor-bearing-seal system in gas turbine
燃气轮机高温转子-轴承-密封系统的非线性动力学研究
  • DOI:
    10.21595/jve.2016.17491
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Vibroengineering
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    Zhu Rui;Zhang Yanru;Ren Jianxing;Li Hongguang;Han Qingkai
  • 通讯作者:
    Han Qingkai
State Identification of ECS Turbine Bearing Based on Fractal Dimension
基于分形维数的ECS汽轮机轴承状态识别
  • DOI:
    10.1155/2018/4925647
  • 发表时间:
    2018-12
  • 期刊:
    Shock and Vibration
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Chenchen Li;Qingpeng Han;Rui Zhu;Qingyu Zhu
  • 通讯作者:
    Qingyu Zhu
EEMD 和分形组合技术对ECS 涡轮轴承故障特征提取
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    机械科学与技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李晨晨;韩清鹏;李天成;朱瑞
  • 通讯作者:
    朱瑞
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    上海电力学院学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    牛群凯;朱瑞;朱全军;任建兴
  • 通讯作者:
    任建兴

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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    合成化学
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    --
  • 作者:
    郑绍军;谷永东;朱瑞;高健
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    高健
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    朱瑞;赵志娟;安辰杰;徐军
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    徐军
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  • 作者:
    彭丹涛;袁欣瑞;朱瑞;张筱
  • 通讯作者:
    张筱

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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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