浮环轴承涡轮增压器的转子系统是其核心部件,也是很容易出现故障的系统,其工作性能将对涡轮增压器的工作效率、旋转性能和使用寿命产生直接影响。浮环轴承涡轮增压器在运行期间,由于载荷环境的随机性和运行工况的复杂性,影响转子系统稳定性的因素呈现出多样性,其中气流激振是引起转子失稳的因素之一,涡轮增压器气流激振力主要源于密封结构和叶顶间隙气流激振力。由于涡轮增压器转子系统转速高,载荷轻,受气流激振力的影响较大。因此,研究浮环轴承涡轮增压器转子系统的动力学特性以及气流激振对转子系统稳定性的影响具有重要意义。本文的主要研究内容和结果如下:(1)根据浮环轴承的结构特征,构建了浮环轴承的动力学模型,分别对轴承的动态偏心率、功率损失、轴颈运动轨迹等进行了分析,通过求解浮环轴承内、外层油膜Reynolds方程,计算了内、外层油膜的刚度和阻尼系数,并研究了浮环轴承的偏心率、宽径比对油膜压力分布的影响规律。结果表明:随着转速的增大,轴颈偏心率和浮环的偏心率均逐渐减小并趋于定值,具有自动对心趋势;在浮环轴承设计时可选用较小的偏心率和宽径比,以增加端泄流量来降低润滑油温升,降低油膜的非线性特性,提高轴承的运转稳定性。(2)建立了涡轮增压器转子系统的有限元动力学模型,进行了转子静态变形与载荷分析、临界转速与振型、不平衡响应和非线性瞬态响应分析。结果表明:转子系统受不平衡质量的影响较大,为保障增压器运转稳定,临界转速应与转子工作转速留有足够的安全裕度;随着转速的升高,转子系统由线性的周期性运动变为极限环运动,在达到较高转速时,运动轨迹变得复杂,多频振动成分可以短时间内快速增长,影响转子系统的稳定性。(3)以某型号车用浮环轴承涡轮增压器为研究对象,根据Alford模型和Black模型计算得到密封结构和叶顶间隙气流激振力,建立了未考虑气流激振力和考虑气流激振力这两种情况下的有限元模型。进行了两模型的仿真计算,即涡轮增压器转子系统的临界转速、稳态响应和瞬态响应。通过两模型的对比分析,结果表明气流激振力产生了一个切向力,推动转子正向涡动,导致转子系统振幅增大,降低了转子的稳定性。气流激振力使转子产生的涡动随着转速增加,其中叶顶间隙气流激振力对转子系统的稳定性影响较大。本文的研究内容可以为涡轮增压器动力学设计、生产制造、振动控制和故障诊断提供一定的理论依据和技术支持,对提高涡轮增压器的可靠性和使用寿命具有重要的现实意义。