转子稳定性研究综述
2015-04-03韩彦龙
韩彦龙
（承德石油高等专科学校 机械工程系，河北 承德 067000）
随着汽轮机、航天发动机、压缩机等大型旋转机械的飞速发展，由于转子失稳造成机毁人亡的事故时有发生。作为转子动力学学科的一个重要分支，转子稳定性研究致力于解决高速、柔性转子的失稳问题。
1 转子稳定性研究现状
1924年，Newkirk将转子运转失稳现象进行过详细描述[1]，近年来，日益改善的转子性能也导致了更加严重的转子失稳故障。
传统的转子稳定性分析将系统进行线性化处理，研究其特征值或运用Routh Hurwitz数据判别系统稳定性，这种方法会出现“双稳态”。为此，基于非线性稳定性理论的“谱分析方法”，“能量法”等研究方法诞生了。计算机内存与计算速率的提高，为数值分析法判别与分析系统稳定性提供了便利。
王淼，方之楚分析了轴承位置和参数与稳定性的关系；夏松波等人把Poincare映射的思路和胞映射法巧妙的结合起来，创造性的提出了可用来分析高维的强非线性转子系统整体稳定性的新数值分析方法——PCM法。
文献建立了含非稳态与非线性的油膜力短轴承力学模型；陈予恕等人探索了湍流与滑动轴承油膜力之间的关系，得出了轴承油膜转子系统运转失稳机理；文献采用快速Gale方法对非平衡滑动轴承系统做近似周期性运动的过程进行了数值模拟并得出系统稳定性规律；沐华平等人[11]研究油膜失稳时涡动极限环特性并提出了Hopf分岔法；Gardner M. 等人探索了平衡点失稳导致的超临界和次临界分叉现象；Russo M.和Brancati R.研究得出了湍流因素对系统同频涡动的影响规律；刘恒等人运用PCM法对平衡态轴承转子非线性系统做了详细地全局的稳定性分析。
李朝峰创新性地采用有限单元法建立了复杂的含故障转子——轴承系统模型，探索了各个单一故障以及耦合故障轴承转子系统周期性运动的稳定性与分岔失稳变化规律，并深层次研究了各参数变化与转子系统运行稳定性之间的关系。
Ishida等人探索了各轴承间隙之间存在的非线性与不对称转子系统不稳定区域之间的关系；Brancati等采用谐波平衡法详细研究与分析了刚性转子系统的稳定性；Kang等采用谐波平衡法求解得出系统稳态响应并确定系统临界速度；袁小阳等人证实，打靶法可以用来有效的求解非线性系统周期解。
2 转子失稳因素
导致转子失稳的因素很多，可归纳为两大类：一是由于转子不对称，转子材料缺陷，转子及其零部件制造及装配误差等造成的转子系统运动不平衡；二是由于轴承油膜力，密封力，静子和转子的碰摩，转轴材料弹粘性特性及转轴结构阻力，转子充液和转子裂纹等造成的转子系统外部激励[。
3 展望
经过国内外学者几十年的努力，转子稳定性研究取得了许多突破性的进展。但由于旋转机械工况复杂多变，影响稳定性的因素又多种多样，稳定性研究尚需解决的主要问题有：含碰摩和裂纹故障的轴承——转子系统失稳分析，考虑多转子失稳因素的准确建模问题，非线性转子系统的研究方法和全局稳定性稳定等。
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