为了研究口环密封激振力对多级离心泵动力特性的影响,本研究以KDY150×8高压多级离心泵为例,通过CFX数值仿真对多级泵全流道进行数值模拟,得到了全流道流体力数值;对口环间隙进行建模与仿真处理,对比分析了不同口环间隙尺寸下流体的泄漏量及不同涡动转速下口环表面的径向力;对比“干”态、“湿”态及口环密封激振力的计算结果,得到了转子的动力特性。研究结果表明:随着口环间隙尺寸的增大,口环间隙泄漏量逐渐增加,且修改后的0.5 mm口环间隙尺寸在合理范围内。在“湿”态情况下,当考虑流固耦合和口环间隙密封力的影响时,多级泵固有频率和临界转速均有所提高,特别是第一阶固有频率,提高了95%。因此,在分析离心泵动力特性时,不能忽略口环密封激振力的影响。

液体火箭发动机涡轮泵中,环形小间隙密封引入的刚度、阻尼系数会随转子运行转速发生变化,体现为弱耦合效应,进而对转子系统的动力学特性产生影响。为获得密封耦合效应对涡轮泵转子系统动力学特性的影响,基于有限单元法及矩阵运算方法推导了转子—密封耦合系统动力学方程,提出了考虑密封动力学系数随涡轮泵运行工况变化的耦合计算方法,获得了密封耦合效应对转子系统临界转速以及不平衡响应的影响。结果表明:考虑密封后,转子系统前两阶临界转速显著增大,其中二阶转速增大幅度更为显著;随着涡轮端支承刚度的增加,密封对一阶转速的影响增强,一阶转速增大幅度由8.13增加到37.42;密封阻尼的引入使得转子系统各关键部件不平衡响应显著降低,降低幅度达到50以上。

为解决现场出现的高速泵振动及径向轴承损坏的问题,对此轴承润滑及转子动力性能作了计算分析,结果表明原装轴承存在承载能力偏低的问题。通过增加承载宽度的改型轴承提高了承载能力,稳定性指标有所下降,但余量还很充足。在相同不平衡量激励下,改型轴承支承的转子振动幅值小于原装状态下的振动幅值,表明改型轴承有更好的抑振效果。装配改型轴承的高速泵进行水力及机械性能试验,运转平稳,且已在现场长周期可靠运转,没有再出现类似轴承的振动问题。

本文以核电常规岛主给水泵为研究对象,采用ANSYS12.0软件对主给水泵的转子部件进行转子动力学分析,在考虑密封间隙内的流体对转子施加的横向力基础上,对给水泵的临界转速与稳态响应进行分析。结果表明：在所有预定工况下,转子系统临界转速高于工作转速（4889 r/min）的120%,满足安全运行要求;转子上各个关键位置的稳态响应值都低于限值,系统不会发生动静干涉。

为研究小型燃气涡轮转子工作期间转子轴向温差对转子的动力学特性的影响。利用 workbench 对转子进行瞬态热仿真,分析转子在工作期间的温度分布规律,并将温度分析结果施加至转子模型上,通过采用传递矩阵法,对温度场作用下涡轮转子的临界转速进行分析计算,结果表明,临界转速随温度的升高降低。轮盘的温度升高会引起第三阶临界转速下降,对一二阶影响很小;轴段的温升对前三阶临界转速都有降低的效应。