[科普中国]-转子体相互作用

转子

转子，是一个科技名词。指由轴承支撑的旋转体。如光盘等自身没有旋转轴的物体，当它采用刚性连接或附加轴时，可视为一个转子。

根据ISO标准，由轴承支撑的旋转体称为转子。转子多为动力机械和工作机械中的主要旋转部件。典型的转子有透平机械转子、电机转子、各种泵的转子和透平压缩机的转子等。转子在某些特定的转速下转动时会发生很大的变形并引起共振，引起共振时的转速称为转子的临界转速。在工程上，工作转速低于第一阶临界转速的转子称为刚性转子，大于第一阶临界转速的转子称为柔性转子。由于转子作高速旋转运动，所以需要平衡。静平衡主要用于平衡盘形转子的惯性力。刚性转子的动平衡可以通过通用平衡机来平衡惯性力和惯性力偶，消除转子在弹性支承上的振动。柔性转子的动平衡比较复杂，从原理上区分，有振型平衡法和影响系数法两类。

转子动力学计算在CFX非稳态计算中是利用包含转子振动频率和振动幅值的运动公式来模拟转子的振动规律的。因此，在利用CFX进行非稳态流体计算前应该确定转子的振动频率和振幅。

转子动力学计算是在商用软件ANSYS中进行的。在应用ANSYS进行处理实际的转子振动问题时，一般采用坎贝尔(Campbell)图来求解转子振动的频率。其中横坐标代表转子的自转转速，纵坐标代表转子的振动频率，坎贝尔图描述的其实是转子转速与振动频率之间的对应关系。

取决于转子转速的陀螺力矩阵[G]是进行转子动力学分析的重要因素。该矩阵对于转子动力学分析是唯一的，并且需要软件中特定的程序语言和单元进行特殊处理。旋转阻尼矩阵[B]同样取决于转子的转动速度，它将改变结构的刚度并且能够引起运动的不稳定。2

转子振动规律计算通过计算可以得出转子的固有频率，临界转速。在涡动频率未达到一阶固有频率之前，涡动振幅随涡动频率的增大而增加；涡动频率超过一阶固有频率后(远未达到二阶固有频率)，涡动振幅随涡动频率的增加而降低。本文研究的转速范围超过一阶临界转速，因此涡动振幅随转速的增加而降低。计算得到的转子转速与相对应的涡动频率关系。3