轴承转子系统动力学：基础篇（上册） - 先进燃气轮机设计制造基础专著系列 - 中国高校教材图书网
| 内容简介： |
热障涂层技术是重型燃气轮机研发中的六大核心技术之一。
《先进燃气轮机设计制造基础专著系列：热障涂层强度理论与检测技术》详细介绍了近年来在热障涂层强度理论与检测技术方面的理论、数值和实验研究成果。主要内容包括热障涂层的高温氧化行为，热障涂层制备过程中的热应力，热障涂层系统中的热生长氧化应力，热障涂层系统中的表面、界面裂纹及其相互竞争，层级热障涂层系统中的应力和裂纹问题，热障涂层的烧结和冲蚀损伤，涂层系统的强度评价与无损检测方法。相关研究对未来先进热障涂层的设计、制备及强度评价具有借鉴意义。
《先进燃气轮机设计制造基础专著系列：热障涂层强度理论与检测技术》可为从事重型燃气轮机、航空发动机等领域热障涂层技术的工程技术人员和科研人员提供参考。
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| 章节目录： |
绪论
0.1 轴承转子系统动力学研究历史
0.2 本书内容与章节安排
参考文献
第1章 刚性支承的简单转子
1.1 转子运动的描述
1.1.1 固定坐标系中质点的简谐运动
1.1.2 质点运动的复数表示法
1.1.3 旋转坐标系中质点的运动
1.2 刚体运动、动量矩和动能
1.3 轴的弯曲变形、微分方程和弹性势能
1.4 拉格朗日方程
1.5 刚性支承的单圆盘转子
1.5.1 刚性支承的单圆盘对称转子
1.5.2 刚性支承、主惯性矩不等的单圆盘转子振动特性
1.6 质量均匀分布的转子
1.6.1 质量均布转子运动的动力学方程
1.6.2 质量均布转子的自由振动
参考文献
第2章 流体动压滑动轴承
2.1 流体动压径向滑动轴承
2.1.1 非定常雷诺方程
2.1.2 边界条件及静态油膜压力求解
2.1.3 固定瓦径向滑动轴承的转子动力学系数
2.1.4 可倾瓦径向轴承的转子动力学系数
2.2 流体动压推力轴承
2.2.1 雷诺方程的域外法解
2.2.2 单块推力瓦的静动特性及表K
2.2.3 多块瓦推力轴承的静动特性
2.2.4 静态倾斜角对推力轴承性能的影nlhl
2.2.5 固定瓦推力轴承静、动特性关于推力盘倾斜角的对称
参考文献
第3章 流体润滑膜动力特性的非线性表征
3.1 雅可比矩阵
3.2 动态油膜力的线性表征
3.3 动态油膜力的非线性二阶表征
3.4 动态油膜力二阶表征的正确性验证
3.5 基于动态油膜力二阶表征的转子系统动力学分析
3.6 小结
参考文献
第4章 纳米尺度下液体流动的分子动力学数值模拟
4.1 前言
4.2 分子动力学模拟理论与方法
4.2.1 系统的Hamiltonian运动方程
4.2.2 分子动力学模拟基本步骤
4.3 平行纳米流动中壁面速度对液体流动性能的影响
4.4 出口端封闭楔形流道内的类空穴流动
4.5 纳米尺度下楔形空间的小间隙流动
4.6 小结
参考文献
第5章 动压滑动轴承对于简单转子系统稳定性的影响规律
5 1概述
5.2 单质量弹性转子
5.3 油膜失稳机理
5.4 系统参数的影响
5.5 常用径向动压滑动轴承的稳定性比较
5.6 关于可倾瓦径向滑动轴承非本质稳定的讨论
5.7 装配有径向滑动轴承、推力轴承的单质量弹性转子
5.7.1 系统的静平衡状态
5.7.2 系统的运动微分方程及稳定性分析
参考文献
第6章 滚动轴承支承的弹性转子与振动控制技术
6.1 圆柱滚子轴承动力学模型
6.2 滚动轴承支承的转子系统动力学模型
6.3 滚动轴承诱发的转子系统共振
6.4 转子异常振动的影响因素
6.5 轴承转子系统的振动控制
6.5.1 固定点理论
6.5.2 虚拟振幅法
6.5.3 带有弹性阻尼支承的滑动轴承转子系统
6.5.4 轴承转子系统的最优控制力计算
参考文献
第7章 单跨多质量弹性转子系统的动力学建模
7.1 转子的离散化
7.1.1 有限元法
7.1.2 瑞利-里茨(Rayleigh-Ritz)法
7.1.3 集总参数法
7.2 滑动轴承支承的转子系统运动方程
7.2.1 第j个质点的运动方程
7.2.2 边界条件
7.2.3 无量纲化
7.2.4 特殊支承
7.2.5 动压滑动轴承转子系统的动力学方程
参考文献
第8章 转子系统的自激励因素和稳定性裕度
8.1 转轴材料的内摩擦
8.2 干摩擦
8.2.1 热套转子
8.2.2 套齿联轴器内的干摩擦
8.2.3 转子与静子间的碰摩
8.3 动压密封力
8.3.1 控制方程组
8.3.2 控制方程的摄动解
8.3.3 动压密封的转子动力学系数
8.4 叶轮偏心引起的流体激励力
8.5 系统的稳定性裕度
8.5.1 对数衰减率
8.5.2 系统阻尼
8.5.3 系统抗定常干扰界限值
参考文献
索引
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| 精彩片段： |
燃气轮机是清洁高效火电能源系统的核心动力装备之一。从燃气轮机的发展历程来看，透平前燃气温度代表了燃气轮机的技术水平，人们在不断追求燃气温度的提高。目前，F级重型燃气轮机的燃气温度为1400℃，G／H/J级已达1500～1600℃，未来将高达1700℃及以上。这种极端高温服役环境对透平叶片的强度、设计和制造提出了严峻挑战。要进一步提高透平前燃气温度，有以下几个途径可供选择：①开发能够承受更高温度的高温合金叶片材料，但成本高，周期长；②制备单晶或定向晶叶片，但难度大，成品率低；③采用高效的叶片内部冷却结构与气膜冷却技术，这会大大增加叶片的制造成本；④采用先进的热障涂层（Thermalbarriercoating，TBC）技术。相比而言，TBC技术成本较低，效果明显，是发展先进重型燃气轮机的核心技术之一。
TBC技术的主要思想是将高温环境下具有较低热导率和较高稳定性的材料覆盖于基材表面形成热障层。TBC不仅具有热障效果，而且还能防止氧化、腐蚀、外来物冲蚀等对叶片造成的损伤。20世纪50年代以来，TBC技术就受到了广泛关注并得到迅速发展，在燃气轮机发展进程中发挥了重要作用。随着先进重型燃气轮机的研发，对TBC技术提出了更高要求。因此，深入研究TBC的强度理论和检测技术，对其设计、制备及强度评价具有重要意义，对燃气轮机的安全服役具有重要作用。
2006年本项目组承担了我国重型燃气轮机制造基础研究的第一个国家973计划项目，2012年得到持续支持，分别以F级重型燃气轮机（透平前燃气温度1400℃）和J级重型燃气轮机（透平前燃气温度1600℃）为背景，研究了稳定高效热障系统的制备方法、强度理论及检测技术。我们拟通过本专著来总结十余年来的研究成果。
全书共分为九章和一个附录。第1章是TBC系统结构、制备方法与典型失效模式，由王铁军、范学领撰写。第2章是TBC系统的高温氧化，由丁秉钧、梁工英、白宇、唐健江撰写。第3章是TBC制备过程中的热应力，由王铁军、宋岩撰写。第4章是TBC系统中的热生长应力，由王铁军、孙永乐撰写。第5章是TBC系统中的裂纹问题，由王铁军、范学领撰写。第6章是梯度TBC系统中的应力和裂纹问题，由王铁军、范学领、宋岩撰写。第7章是TBC系统的烧结与外来物损伤，由王铁军、范学领、吕伯文撰写。第8章是TBC强度评价，由王铁军、范学领撰写。第9章是TBC定量无损检测技术，由陈振茂、李勇撰写。附录部分介绍了涂层断裂分析中的相关数值计算方法，由范学领、侯成撰写。全书由王铁军统稿。
本专著得到了国家出版基金和国家重点基础研究发展计划的支持，在撰写、编辑及出版过程中，得到许多专家学者的无私帮助，在此表示感谢。在本书撰写过程中，张伟旭、李彪、苏罗川、李群、江鹏、李定骏、裴翠祥等提供了相关资料帮助，刘鹏飞、王销彬、王晓康等在修改相关图的格式方面提供了帮助，在此一并致谢。特别感谢西安交通大学出版社给予的重视和支持，以及相关人员付出的辛勤劳动。
希望本书能为我国燃气轮机的热障涂层技术提供借鉴，能为从事重型燃气轮机、航空发动机及其他相关领域的技术人员、专家学者等提供参考。本书也可供相关专业人员及高等院校研究生参考。
鉴于作者水平有限，缺点和错误在所难免，恳请读者批评指正。
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