转子动力学问题的计算方法研究

2023年12月14日发(作者：年度及任职期满考核结果)

转子动力学问题的计算方法研究

随着机械制造技术的不断发展和进步，机械设备的运行质量也变得越来越高。而作为机械设备的重要组成部分，转子动力学问题一直备受人们的关注。因此，针对转子动力学问题的计算方法研究显得尤为重要。

一、 转子动力学问题的定义及研究意义

转子动力学问题是指在高速旋转机械中，由于各种错误设计、制造质量问题、工作负荷等原因所产生的运动不稳定问题。当转子在高速运转时，出现了由于惯性力、离心力与刚度作用而产生的扰动，导致转子振动、噪声增大、疲劳寿命下降、严重者会形成裂纹和磨损，从而引起质量事故。因此，转子动力学问题研究对于提高机械设备的可靠性、延长使用寿命具有重要意义。

二、 转子动力学问题的计算方法研究现状

在过去的几十年里，转子动力学问题的研究取得了很大的进展，不少学者针对此类问题提出了不同的研究方法。

1. 理论计算法

通过对转子的运动学、动力学进行建模，并假设初始状态的成形，以刚体力学及振动力学原理为基础，利用微分方程、矩阵方程等数学方法求解转子的振动响应，确定转子的固有频率和振型等动态特性参数。该方法在理论计算方面有很大的突破，但其耗费计算时间、计算规模较大，准确性需要进一步探讨。

2. 数值计算法

通过对转子的动力学本质进行数值模拟，解决由于不同环境产生的振动和局部流体衰减的问题。其中包括有限元方法、边界元法、有限差分法、有限体积法、模态超元法等，通常步骤包括对出现的问题进行分析建模、进行数值计算并筛查结果、

最终落实所得结果。此方法在节省计算时间方面优势明显，但要想获取高精度的计算结果，需要付出更多的计算复杂度。

3. 实验法

通过实验获得转子系统的实际运行状态、振动特性和振动模式等数据，并由此分析其振动原因及解决方案。从而通过实验验证的方式获取转子动力学问题的解。该方法可以解决转子问题的实际运行情况，但是测试成本显著上升。

三、 转子动力学问题的计算方法研究展望

虽然现有的计算方法可以解决转子动力学问题，但还有待进一步提高其计算效率和计算精度，同时也需要提高其计算规模能力。因此，可探索基于数据驱动的计算模式，研究新型的机器学习方法，通过数据挖掘、模式识别等技术，利用海量数据提供精准、可靠、高效的作用分析和决策支持，大大提高计算效率。

另外，随着大数据、人工智能技术的应用，可基于近年来的机器学习，通过利用深度学习方法，将转子动力学的复杂运动规律和振动规律进行抽象，实现对转子动力学问题的高精度预测，以提高转子运行的安全性和可靠性。

同时，转子动力学问题的研究需要与机器智能、工控技术和数据分析等领域的学科相结合，将计算模型可靠性上升到实用化水平，以实现对转子运行，在潜在安全威胁出现前进行预测分析和有效控制的 追踪能力，进一步推进转子动力学问题研究的发展。