液体密封-转子系统强度振动特性仿真计算开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.课题来源及研究的目的和意义

涡轮泵是液体火箭发动机的核心部件，其对于国家航天发展有着战略性的作用，涡轮泵的性能好坏很大程度反映了一个国家的工业发展水平。涡轮泵一般由涡轮与泵两部份直联组成，利用来自燃气发生器的高温高压燃气作为工质驱动涡轮旋转以带动泵的旋转，从而使来自贮箱的氧化剂和燃料经泵增压后供应到推力室。由于涡轮泵是液体火箭发动机中的高速旋转组件，并且同时进入涡轮的高温高压燃气以及经过泵增压的低温推进剂，在发动机发生的故障中，约有一半左右发生在涡轮泵中。因此，涡轮泵的可靠性在整个发动机可靠性中占有重要地位，其直接决定着火箭发动机的安全可靠运行。液体密封是控制涡轮泵泄露的关键部件，其对于涡轮泵的效率及转子振动具有重要意义，因此需要在液体密封-转子系统实验装置上进行密封动力学特性实验。由于涡轮泵是液体火箭发动机中的高速旋转组件，并且同时进入涡轮的高温高压燃气以及经过泵增压的低温推进剂，在发动机发生的故障中，约有一半左右发生在涡轮泵中。因此，涡轮泵的可靠性在整个发动机可靠性中占有重要地位，其直接决定着火箭发动机的安全可靠运行。而液体密封是控制涡轮泵泄漏的关键部件，其对于涡轮泵的效率及转子振动具有重要意义。在液体密封-转子系统中,密封腔中的流体激振是转子动力学中的流固耦合的一种形式,也是流体诱发振动的一种。从流固耦合的角度来看,当转子高速旋转和涡动时,引起密封腔流体形成脉动流动的流体;密封腔脉动流场对转子振动产生激励,加剧了转子振动;当密封腔流体的激励频率与转子的第一阶临界转速相接近时,转子将会产生大幅振动,导致涡轮泵结构破坏的发生。由于密封装置引起转子的自激激振严重影响涡轮泵的运行，甚至发生重大事故，造成巨大的经济损失以及人员伤亡；美国航天飞机的主机在进行台架实验时，密封装置产生的自激低频振动严重降低了滚动轴承的寿命。这些事故说明国内外高速旋转机械轴系的振动特性有待于进一步的研究，研究分析密封装置对转子振动的影响有重要的现实意义。因此需要在液体密封-转子系统实验装置上进行密封动力学特性实验。

2. 研究的基本内容与方案

3.主要研究内容及研究方案

3.1主要内容

1) 了解液体密封-转子系统的结构，熟悉并掌握基于有限单元法的结构强度计算分析方法；

3. 研究计划与安排

4.进度安排

3.05-3.15 查阅相关知识，了解设计内容，翻译外文文献，撰写开题报告；

3.16-4.08学习液体火箭发动机涡轮泵密封的有关知识，了解液体密封在火箭发动机涡轮泵中的应用；

4. 参考文献（12篇以上）

5.主要参考文献

[1] 廖明夫,杨俐骏, et al. (2001). "密封激起的转子失稳振动." 振动、测试与诊断.

[2] 李金波,何立东, et al. (2005). "密封系统对某压缩机转子振动影响的研究."汽轮机技术.