[发明专利]一种动密封实验台机械振动特性试验识别方法

权利要求书

1.一种动密封实验台机械振动特性试验识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，对于动密封实验中所研究的激振频率范围，选取能够覆盖整个频率区间的激振频率序列；依次启动测量系统和激振系统，对于序列中各个激振频率f_i重复步骤2和步骤3，i＝1,…,N，N是序列中激振频率的数量；

步骤2，通过计算机发出一对谐波激励信号使激振器一(11a)和激振器二(11b)激振静子(6)；待静子(6)涡动轨迹稳定后，同步采集静子(6)涡动参数，并利用快速傅里叶变换转换为频域下的物理量，得到频域下静子(6)的动力学参数；

步骤3，通过计算机发出一对与步骤2中的谐波激励信号幅值互不相关的谐波激励信号，并重复激振试验，得到又一组频域下静子(6)的动力学参数；

步骤4，给定静子质量矩阵初值M_s0，将步骤1至步骤3中测得的N个激振频率f_i对应的频域下的物理量分别代入频域下的静子(6)动力学方程组，求解方程组得到各个激振频率下的实验台机械阻抗系数H_bl,ij，计算其实部Re(H_bl,ij)关于激振角频率Ω的线性拟合函数斜率k_ij；

步骤5，以静子质量矩阵M_s为优化变量，以各个实验台机械阻抗系数实部Re(H_bl,ij)关于激振角频率Ω的线性拟合函数斜率的绝对值|k_ij|为优化目标，对M_s进行优化并重复步骤4，直到各个优化目标均满足|k_ij|0.01，得到实际静子质量矩阵M_st；

步骤6，取静子质量矩阵M_s＝M_st，将步骤1至步骤3中测得的N个激振频率f_i对应的频域下的物理量分别代入频域下的静子(6)动力学方程组，求解方程组得到不同激振频率下的动密封实验台机械阻抗系数H_bl,ij。

2.根据权利要求1所述动密封实验台机械振动特性试验识别方法，其特征在于，所述步骤2和步骤3中，所述一对谐波激励信号的激振频率为f_i、初相位相差90°，激振力幅值的取值应保证静子(6)受到激振后涡动位移峰值不超过密封间隙的10％。

3.根据权利要求1所述的动密封实验台机械振动特性试验识别方法，其特征在于，所述步骤2中，得到的频域下静子(6)的动力学参数包括两个激振方向的涡动位移D_xx和D_xy、涡动加速度A_xx和A_xy，以及受到的激振力F_exx和F_exy；所述步骤3中，得到的又一组频域下静子(6)的动力学参数包括两个激振方向的涡动位移D_yx和D_yy、涡动加速度A_yx和A_yy，以及受到的激振力F_eyx和F_eyy。

4.根据权利要求3所述的动密封实验台机械振动特性试验识别方法，其特征在于，所述步骤4和步骤6中，所述频域下的静子(6)动力学方程组基于应用快速傅里叶变换的小位移涡动理论，在无进气条件下的静子(6)动力学方程组表示为：

式中，M_s是静子质量矩阵，用4个静子质量系数表示为：

H_bl,xx是X方向直接机械阻抗系数，H_bl,xy是X方向交叉机械阻抗系数，H_bl,yy是Y方向直接机械阻抗系数，H_bl,yx是Y方向交叉机械阻抗系数，将上述4个实验台机械阻抗系数简记为H_bl,ij。

5.根据权利要求1所述的动密封实验台机械振动特性试验识别方法，其特征在于，所述步骤4中，静子质量矩阵初值M_s0由静子(6)称量质量M₀给定：

6.根据权利要求1所述的动密封实验台机械振动特性试验识别方法，其特征在于，所述步骤4中，实验台机械阻抗系数实部Re(H_bl,ij)关于激振角频率Ω的线性拟合函数斜率k_ij由最小二乘法进行计算。