燃气轮机作为现代工业的战略性装备被广泛应用。拉杆转子-轴承系统是燃气轮机能源转换和动力传递的核心部件,其运行稳定性决定着整机的使用安全性能,这使得与拉杆转子-轴承系统高效润滑和动力学设计相关的核心技术研究成为目前热点问题之一。本文围绕燃气轮机的核心部件拉杆转子-轴承系统,针对其在向着高效率、高可靠性方向发展时提出的要求,对拉杆转子支承部件摩擦学特性的快速求解方法、非线性动力响应求解方法等科学问题展开研究,为高性能先进燃气轮机的动力学自主设计提供有价值的基础理论参考。论文的主要内容包括以下几个方面:(1)针对拉杆转子的支承部件流体动压滑动轴承,运用分离变量法和Sturm-Liouville理论,将油膜压力分布表示为特解、通解周向分离函数和轴向分离函数的代数组合形式,基于轴承实际工作时的下游Reynolds边界条件或破裂边界条件,提出了一种快速求解轴承非线性油膜力的近似解析解方法。在求得轴承非线性油膜力近似解析解的基础上,研究了轴承结构参数和工况参数对油膜破裂边界和非线性油膜力的影响规律。(2)在计及轴承下游Reynolds边界条件或破裂边界条件的基础上,进一步考虑轴承的油膜供给条件和再形成边界条件,基于分离变量法,将油膜压力表示为轴向分离函数和周向分离函数的乘积,运用变分原理并结合无限长轴承模型,提出了具有上下游Reynolds边界条件的有限长动压滑动轴承非线性油膜力的近似解析解方法。基于此方法,研究了轴承空穴区域面积及油膜压力随轴承结构参数和工况参数的演化规律。(3)针对燃气轮机的周向拉杆转子,考虑拉杆转子轮盘之间的接触效应和陀螺效应,在分析拉杆转子势能和动能的基础上,依据拉格朗日动力学方程推导得到了周向拉杆转子的运动学方程。为了求解周向拉杆转子的动力学方程,提出了一种Newmark的改进算法,能够在对累积误差进行补偿的同时满足运动约束条件和动力平衡方程,以提高Newmark法的计算精度。为了分析非线性系统周期解稳定性和分岔行为,引入预估-校正机理,基于Wilson-θ法,并结合Floquet理论形成一种有效的求解方法。(4)针对固定瓦-可倾瓦组合轴承,根据油膜破膜条件,运用Castelli法求解Reynolds方程,建立了组合轴承单瓦非线性油膜力数据库,求得了固定瓦-可倾瓦组合轴承的非线性油膜力。在此基础上,根据提出的拉杆转子模型和求解方法,分析了固定瓦-可倾瓦组合轴承支撑的拉杆转子的非线性动力学行为,研究了可倾瓦瓦块转动惯量、支点比和预负荷对转子非线性动力学响应的影响规律。同时,针对具有陀螺效应的拉杆转子动力学行为展开了研究,分析了轮盘陀螺效应对拉杆转子运动规律的影响。(5)针对固定瓦-可倾瓦组合轴承,考虑轴承重载工况下的弹性变形及油膜的热效应,构建了轴承的热弹性流体动力润滑模型;考虑到轴承可倾瓦块的球形支点和可倾瓦块可以相对转动的特点,建立了可倾瓦块球形支点和可倾瓦块之间的摩擦力模型。在此基础上,研究了可倾瓦瓦块球形支点摩擦力、瓦块弹性变形和油膜温粘效应对轴承润滑特性的影响规律。总之,论文对拉杆转子-轴承系统动力学行为及其相关方面进行了较为详细的研究,结果可用于指导拉杆转子系统的相关设计。