基于增稳协同仿真算法的拉杆转子-轴承系统动力学分析

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11902237
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0706.转子动力学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Rod-fastened rotors are pre-tightened by circumferentially uniformly distributed tie rods or central bolts, which are widely used in gas turbines and aeroengines. The dynamic stiffness of the contact interface is affected by the pre-tightening state of the tie rod as well as the external load, thus affecting the dynamic characteristics of the rotor system. Co-simulation algorithms define the exchange rules of coupling variables, which are widely used in multiphysics analysis and solver coupling for parallel computing. Based on the stabilized co-simulation algorithms, the distributed simulation of the rod-fastened rotor bearing system is studied in this project, taking into account the non-linear characteristics of the contact interface. The contents are collected as follows: based on the contact theory and the finite element model, the relationship between the contact stiffness and dynamic loads is investigated considering several fault states. Rod-fastened rotor-bearing systems involving the stiffness of the contact interfaces, are developed as a MBS-FEM distributed model. Afterwards, the coupling interface program is created. Distributed MBS-FEM simulation of the rod-fastened rotor-bearing system is carried out that reveals a novel stabilized and efficient simulation technique. To validate the co-simulation results, modal tests and run-up experiments are carried out using the test rig of our group. The project expands the application of the stabilized co-simulation algorithm, which provides some new idea for distributed solution of complex rotor-bearing system. Furthermore, it lays a theoretical foundation for multi-field coupling analysis.
燃气轮机和航空发动机广泛采用各级轮盘通过拉杆(或螺栓)连接的组合转子,其轮盘接触界面动态刚度受拉杆预紧状态和外载荷作用,从而影响转子系统动力学特性。协同仿真算法定义耦合变量传递规则,常用于多物理域耦合分析和大规模求解器并行计算。本项目基于增稳协同仿真算法,以拉杆转子-轴承系统为研究对象,考虑接触界面非线性力学特性进行转子-轴承系统分布式协同仿真研究。具体内容为:基于接触理论和有限元模型,考虑拉杆转子故障研究接触刚度和动态载荷关系;融合界面刚度发展拉杆转子-轴承多体-有限元(MBS-FEM)分布式模型,开发数据接口程序;进行拉杆转子-轴承系统的多体-有限元模型(MBS-FEM)分布式仿真,发展增稳高效协同仿真技术;基于课题组已有试验台进行静态和动态实验验证,拓展增稳协同仿真算法应用,为复杂转子-轴承系统动力学分析提供新思路,为多物理域分布式协同仿真提供理论支持。

结项摘要

拉杆转子是燃气轮机和航空发动机的重要旋转部件,接触界面对动力学特性影响显著。协同仿真算法是一种模块化弱耦合方法,近年来广泛用于多物理域分析和动力学系统并行计算。本项目围绕拉杆转子界面接触参数和动力学耦合分析,开展了拉杆转子界面参数识别、增稳协同仿真算法及转子-轴承协同仿真应用研究。共发表学术论文7篇,出版学术著作一部,申请发明专利2项,主要研究成果包括:1)建立了融合节点单元法和薄层单元法的多盘拉杆转子接触界面参数识别方法,针对带止口的拉杆转子接触界面发现并阐明了接触阻尼随预紧力变化的“突跳”现象;2)提出了界面雅克比近似的协同仿真增稳算法,通过定量稳定性分析和误差分析证明了算法的有效性;3)基于Matlab和COMSOL开发了拉杆转子-轴承协同仿真计算程序,开展转子-轴承系统主从耦合时域积分和增稳技术验证;4)搭建了拉杆转子-滑动轴承动力学分析试验台,可实现转速闭环精确控制下的拉杆转子动力学和故障特性实验研究。相关研究工作为拉杆转子非线性参数识别和动力学分析提供了实验和数值计算平台,为动力学系统高效增稳分布式耦合分析提供了理论基础和技术支撑。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
某型火箭发动机涡轮转子流热固耦合强度及疲劳寿命分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    西安交通大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄朝晖;袁奇;张弘斌;李浦;王振;黄道琼
  • 通讯作者:
    黄道琼
Determination of Contact Stiffness and Damping of a Tie-Bolt Rotor with Interference Fits Using Model Updating with Thin-Layer Elements
使用薄层单元模型更新确定过盈配合拉杆螺栓转子的接触刚度和阻尼
  • DOI:
    10.1155/2020/8872401
  • 发表时间:
    2020-11-19
  • 期刊:
    SHOCK AND VIBRATION
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Li, Pu;Yuan, Qi
  • 通讯作者:
    Yuan, Qi
Influence of coupling approximation on the numerical stability of explicit co-simulation
耦合近似对显式协同仿真数值稳定性的影响
  • DOI:
    10.1007/s12206-020-0504-x
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Mechanical Science and Technology
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Li Pu;Yuan Qi
  • 通讯作者:
    Yuan Qi
Stress variation of a gas turbine tie-bolt rotor with Hirth serrations considering assembling and thermal effects
考虑装配和热效应的带有赫斯锯齿的燃气轮机系紧螺栓转子的应力变化
  • DOI:
    10.1177/0954406220932602
  • 发表时间:
    2020-06
  • 期刊:
    PROCEEDINGS OF THE INSTITUTION OF MECHANICAL ENGINEERS PART C-JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING SCIENCE
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Li Pu;Yuan Qi
  • 通讯作者:
    Yuan Qi
Model Updating and Global Eigenvalue Analysis of a Tie-Bolt Rotor Using Zero-Length Contact Elements under Different Preloads
不同预紧力下使用零长度接触单元的拉杆螺栓转子的模型更新和全局特征值分析
  • DOI:
    10.1155/2021/6660353
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Shock and Vibration
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Li Pu;Yuan Qi
  • 通讯作者:
    Yuan Qi

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其他文献

采用时域与时频域联合特征空间的转子系统碰磨故障诊断
  • DOI:
    10.7652/xjtuxb202001010
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    西安交通大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵柄锡;冀大伟;袁奇;李浦;葛庆
  • 通讯作者:
    葛庆
利用变异系数法和欧式距离值法分析四川省小麦区试试点分辨力
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    西南农业学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑建敏;李浦;廖晓虹;杨梅;李式昭;饶世达;蒲宗君
  • 通讯作者:
    蒲宗君
泥石流阵流的物质组成、流量过程与形态特征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    人民黄河
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    余杰;李浦;胡凯衡;李华东
  • 通讯作者:
    李华东
化控两系杂交小麦川麦59产量、品质、抗病性等特征分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    西南农业学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑建敏;李浦;廖晓虹;杨梅;饶世达;蒲宗君
  • 通讯作者:
    蒲宗君
基于迭代学习与模型预测控制的交通信号混合控制方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    控制理论与应用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    闫飞;李浦;续欣莹
  • 通讯作者:
    续欣莹

其他文献

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李浦的其他基金

端面齿盘拉杆转子界面非线性参数识别与应力-动力协同分析
  • 批准号:
    12372058
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    53 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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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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