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由于各种原因造成的较小失谐都会对叶盘系统的受迫响应产生非常大的影响,本文研究了随机失谐涡轮叶片系统动力响应的统计特性,并讨论了主动失谐对叶盘系统最大振幅的改善效果。
文中首先介绍了失谐叶片轮盘系统各种模型的建立和不同的求解方法。基于质量—弹簧组合系统模型和MonteCarlo方法,系统地研究了失谐强度、耦合强度、阻尼、发动机阶数和叶片数等参数在随机失谐的条件下对于系统受迫振动特性的影响规律。计算结果表明:弱耦合系统比强耦合系统对失谐更加敏感,耦合强度的增加不一定导致系统振幅的降低。这些由MonteCarlo法得到的结果是最为精确的,是以后各方法的比较基准。
摄动法是研究失谐叶盘系统振动特性的重要方法之一,它可以大大减少MonteCarlo方法的计算花费。本文研究了经典摄动法、修正摄动法和自适应摄动法在不同系统参数下,在求解失谐叶盘系统受迫响应中的应用。通过对三种摄动法计算结果的比较分析,确定了三种摄动法对不同失谐强度、耦合强度、阻尼比等参数的适用条件。本文的结论对于应用不同摄动法在求解失谐叶盘系统受迫响应问题时具有指导意义。
基于谐波平衡法,考虑非线性摩擦阻尼,提出一种含有多次谐波项的非线性叶盘振动响应的分析方法,对随机失谐叶盘系统的受迫响应进行了仿真计算。研究了失谐系统在不同的耦合强度、失谐程度、粘性系数、非线性摩擦强度等系统参数影响下的受迫响应统计特性。同时对叶片的非线性摩擦阻尼的散乱失谐和刚度失谐的耦合影响进行了研究,总结了含有非线性摩擦阻尼的失谐叶盘系统的响应规律。
讨论了如何利用主动失谐来有效降低叶盘系统对随机失谐的敏感性。由于对计算花费的考虑,限制主动失谐盘的主动失谐叶片种类为两种(叶片A和B)。用遗传算法得到关于A和B叶片排列的最优模式,从而降低随机失谐的影响。在这种模式下,系统在给定的激励下能够得到最小的最大振幅。并且,简要阐述了遗传算法的基本原理,探讨了在MATLAB环境中实现遗传算法各算子的编程方法,并以一个简单的实例说明所编程序在函数全局寻优中的应用。