发电机转子系统动态特性分析是发电机机组前期设计和后期维护重要的组成部分,对机组的安全性和经济性起着至关重要的作用,因此准确建立发电机转子系统的动力学模型具有重要意义。绝大多数关于发电机转子系统的研究都不考虑基础支承的刚度或者支承刚度仅采用经验值,此外支撑发电机转子的多曲率椭圆轴承的动态特性、多曲率椭圆轴承-转子系统的非线性动力学特性和优化设计均尚未被考虑。本文主要针对发电机转子系统这些不足进行了研究,建立了发电机支撑子系统及整个转子系统的动力学模型,并对该动力学模型进行了实验验证;基于多曲率椭圆轴承-转子弱耦合非线性模型分析了转子系统的非线性动力学特性,最后对多曲率椭圆轴承-转子系统进行了优化设计。本文主要研究内容及结论如下:(1)建立并修正了发电机轴承座支承的有限元模型,根据实验结果对所建立有限元模型进行了验证;基于该有限元模型得到了轴承座支承的动刚度特性。结合有限差分法和有限体积法建立了具有不连续特性的多曲率椭圆轴承的数值计算模型,并分析了多曲率椭圆轴承的油膜刚度和油膜阻尼特性。(2)简化并建立了转子的有限元模型,基于转子静变形实验对该有限元模型进行了实验验证;考虑发电机轴承座及油膜支承的影响,建立了发电机支承-轴瓦-转子系统完整的动力学模型,得到了不同机型发电机转子系统的临界转速和不平衡响应特性;对发电机转子系统进行了实验研究,对比仿真计算和实验测试的转子系统临界转速和轴承支承处轴颈的不平衡响应,验证了所建立发电机转子数学模型的有效性。考虑多曲率椭圆轴承非线性油膜力的影响,建立了油膜-转子弱耦合非线性模型,研究了多曲率椭圆轴承-转子系统在三种工况下的油膜失稳特性。(3)确定了多曲率椭圆轴承各个设计参数对其油膜刚度和油膜阻尼的影响规律,分析了转子系统的固有频率和对数衰减率对系统参数的灵敏度;分别以转子系统的动态特性指标—临界转速、额定转速下的对数衰减率和不平衡响应—为优化目标建立了相应的优化目标函数,并采用遗传算法求解该优化问题。得到了不同机型在不同优化目标下的最优油膜刚度和油膜阻尼,综合考虑油膜刚度和油膜阻尼对转子系统这三种动态特性的影响,确定了最终的油膜刚度和油膜阻尼;设计了对应的多曲率椭圆轴承的几何参数,将其代入转子系统进行相应的分析,研究结果验证了该优化设计方法的有效性。本文的研究成果可以为发电机转子系统动力学建模、动态特性分析以及优化设计提供一定的理论指导和技术支撑。