本文的研究是甘肃省自然科学基金项目“叶轮内部流场流固耦合机理及转子动力学特性研究”(ZS031-B25-009-G)的主要内容。叶轮机械作为应用最为广泛的一类旋转机械，其转子系统常常发生各种诸如质量偏心、转轴裂纹、基础松动、转静子碰摩等不同形式的故障而影响正常工作。当叶轮转子涡动时作用在叶轮上的横向流体激振力会对叶轮转子的非线性动力学行为产生较大影响。因此，深入开展故障叶轮转子在横向流体激振力作用下的非线性动力学行为的研究具有较高的理论价值和实际意义。本文在研究了国内外关于故障叶轮转子各种动力学模型的基础上，综合考虑了作用在叶轮上的横向流体激振力，建立了全新的故障叶轮转子非线性动力学模型，对横向流体激振力与各种故障综合作用下的叶轮转子的非线性动力学行为进行了深入研究。全文主要的研究内容和结论为：(1)建立了不平衡刚性叶轮转子在横向流体激振力和非线性轴承油膜力作用下的动力学模型并推导了系统的无量纲运动方程。利用数值积分方法对方程进行了求解，并进一步做出了系统随转速变化的分岔图以及庞加莱映射图、相图。结果表明：在转子正向涡动时，横向流体激振力可以使该类叶轮转子的非线性动力学特性复杂化，并使系统发生复杂运动的区域扩大；质量偏心是使叶轮转子运动复杂化的另外一个重要原因。(2)建立了裂纹叶轮转子在横向流体激振力和非线性轴承油膜力作用下的振动模型并推导了系统的无量纲运动方程。利用数值积分方法对方程进行了求解，并进一步做出了系统随转速变化的分岔图以及庞加莱映射图、相图。结果表明：转子正向涡动时，横向流体激振力可以该类使叶轮转子的运动行为更加复杂；裂纹深度越大对系统的分岔特性影响就越剧烈，但相比较而言，横向流体激振力对系统分岔特性的影响更为明显。(3)把叶轮转子简化为中间带有刚性圆盘的柔性轴转子的基础上建立了带有基础松动故障的叶轮转子在横向流体激振力和非线性轴承油膜力作用下的振动模型并推导了系统的无量纲运动方程。利用数值积分方法对方程进行了求解，并进一步做出了系统随转速变化的分岔图以及庞加莱映射图、相图。结果表明：转子正向涡动时，横向流体激振力是促使带有基础松动故障的叶轮转子系统的运动呈现复杂化趋势的一个重要因素；松动端轴承支座质量的变化，可以使得系统的分岔形式和分岔点都发生较大变化，而且松动端支座质量越大，系统周期运动与复杂运动就转换得越频繁，在分岔图中就表现为复杂运动期间内间隔的周期窗口数增多；分岔图的收尾阶段也呈现复杂化的趋势。(4)建立了带有转静子碰摩故障的叶轮转子在横向流体激振力和非线性轴承油膜力作用下的振动模型并推导了系统的无量纲运动方程。利用数值积分方法对方程进行了求解，并进一步做出了系统随转速变化的分岔图以及庞加莱映射图、相图。结果表明：转子正向涡动时，在转速较低的情况下(980rad／s以下)，横向流体力对系统的分岔特性并没有多大影响；但是在980rad／以后的速度区段内，流体力使系统的分岔特性发生了深刻变化，分岔图中间速度区段内短暂的复杂运动和长时间的周期—运动变为周期运动与复杂运动频繁转换的不规则运动；流体力还使得系统发生在最后速度区段上的复杂运动的范围剧烈扩大，并且使得无流体力时发生在1785rad／s～1820 rad／s之间的周期窗口消失；转子质量偏心的增大可以使该类叶轮转子的分岔特性复杂化。(5)建立了带有基础松动和碰摩耦合故障的叶轮转子在横向流体激振力和非线性轴承油膜力作用下的振动模型并推导了系统的无量纲运动方程利用数值积分方法对方程进行了求解，并进一步做出了系统随转速变化的分岔图以及庞加莱映射图、相图。结果表明：转子正向涡动时，在低速域内(800rad／s以下)，横向流体力对系统的分岔特性并没有太大影响，即流体力对系统的分岔特性不起主导作用；但是在800rad／s以后的高速域内，横向流体激振力对该类故障转子的分岔特性影响较为深刻；转子质量偏心的增大可以使得该类叶轮转子的分岔特性复杂化。(6)建立了带有基础松动与转轴裂纹耦合故障的叶轮转子在横向流体激振力和非线性轴承油膜力作用下的动力学模型并推导了系统的无量纲运动方程。利用数值积分方法对方程进行了求解，并进一步做出了系统随转速变化的分岔图以及庞加莱映射图、相图。结果表明：转子逆向涡动时，在各种非线性力合作用下的叶轮转子的运动中，在考察的速度区段内横向流体激振力不但没有使转子的运动复杂化，反而对转子的振动有稳定作用，起到了阻尼效果；裂纹深度在0.3～0.7范围内时，裂纹深度的变化对系统的分岔特性的影响并不大，但是裂纹深度在0.7～1.0之间时裂纹深度的变化会对系统的分岔特性造成教大影响。