随我国能源消费结构的持续升级,核电所占的比重正逐步提升,我国目前已投入运营及在建核电机组中,功率等级多在1000MW以上,机组低压缸中超长叶片的应用使得叶栅与轴间的振动耦合更加显著,且由此引发的问题主要在系统受电气扰动时出现。本文围绕叶栅与轴间的振动耦合,针对将叶片与轴分离或等效为空心圆柱、多质量-弹簧等,不能或难以反映二者振动耦合的问题,采用数值分析的方法,对叶栅-轴系统的模态特性及其随叶栅柔性、转速的变化,电气故障扭矩、尾迹激励下系统的振动响应进行了系统、深入的研究。提出利用"利用转子结构旋转对称性-评判叶栅相对柔性"对叶栅-轴的结构进行简化,建立考虑叶栅柔性、转速、电气故障扭矩、尾迹激励的叶栅-轴系统动力学模型。基于等质量及等转动惯量原则,将相对柔性较小的叶栅等效为空心圆柱体,并利用系统结构的旋转对称性及C_N群理论,将对系统整体的分析约化至单个基本扇区以降低系统维度;采用三维实体单元对所取基本扇区进行离散,并基于能量法推导所取基本扇区的运动微分方程及其动力学特性的求解方法。考虑叶栅柔性,研究叶栅-轴系统模态特性并探讨叶栅相对柔性、转速对系统模态特性的影响以及叶栅柔性对倍频共振的影响。采用QR阻尼法求解系统静止时的模态特性,结果表明所建立的模型能识别出叶栅与轴间的振动耦合模态,与结构未简化的系统固有频率对比,验证"利用转子结构旋转对称性-评判叶栅相对柔性"的正确性,与忽略叶栅柔性系统的固有频率对比,说明考虑叶栅柔性的必要性;调整叶栅相对轴的柔性,得出叶栅柔性变化对轴的弯曲振动基本无影响,而其他振型对应的固有频率随叶栅相对柔性降低而增大;计算系统在不同转速下的模态,得出转速变化对轴的弯曲振动基本无影响,而其他振型对应的固有频率随转速升高而增大,同时考虑叶栅柔性后倍频激励可能激发叶栅共振。考虑叶栅柔性,采用Newmark法分别计算系统在两相短路、三相短路、120°非同期并网及180°非同期并网故障下的瞬态响应,得出两相短路下系统危险节点处的应力、转角峰值及响应速度高于其他故障,两相短路故障对系统的危害程度更大,且各故障扭矩均会激起系统中叶栅的共振。考虑叶栅与轴间的振动耦合,基于匀质流动和平衡凝结模型,计算叶栅通道中的瞬态流动,根据动叶表面压力在空间及时域的变化近似求解动叶所受的尾迹激振力,并计算系统在尾迹激励下的谐响应,得出蒸汽载荷对转动引起的节点位移有较大的抑制作用,并对计算尾迹激励下动叶的响应过程中叶片根部的边界处理方法进行了可行性分析。