【摘要】：隨著旋轉(zhuǎn)機(jī)械的大型化、高速化和大容量化,轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)出現(xiàn)的振動(dòng)故障越來越多,越來越復(fù)雜,而滑動(dòng)軸承作為大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械主要的支撐部件,其性能的好壞直接影響到整個(gè)機(jī)組的工作精度、壽命、可靠性和其他諸多技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),因此滑動(dòng)軸承是旋轉(zhuǎn)機(jī)械保持優(yōu)良動(dòng)力學(xué)品質(zhì)的焦點(diǎn)問題。作者在總結(jié)了前人大量的有關(guān)滑動(dòng)軸承的研究工作的基礎(chǔ)上,確立了本文的研究思路,有兩個(gè)方面：一是尋求一種更好地計(jì)算油膜的邊界條件,提高計(jì)算結(jié)果精度；第二部分是研發(fā)一種新的計(jì)算滑動(dòng)軸承瞬態(tài)流場(chǎng)的方法,突破線性假設(shè),研究非線性油膜力對(duì)轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的影響。本文結(jié)合了轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)理論、流體潤(rùn)滑理論、計(jì)算流體力學(xué)等,通過數(shù)值計(jì)算,著重在以下幾個(gè)方面開展研究： 1.本文建立了計(jì)算滑動(dòng)軸承流場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型,確定求解滑動(dòng)軸承流場(chǎng)的計(jì)算條件,通過計(jì)算對(duì)比的方法得到合理的計(jì)算模型參數(shù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),建立的氣穴模型提供的邊界條件與實(shí)際情況更符合。 2.建立轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)模型,自行開發(fā)了一種新的動(dòng)網(wǎng)格更新方法嵌入到FLUENT軟件中對(duì)轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的滑動(dòng)軸承中的瞬態(tài)流場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算,并確定相應(yīng)的計(jì)算條件及影響因素。研究了軸頸渦動(dòng)軌跡受到不平衡偏心距、轉(zhuǎn)速的影響。通過計(jì)算軸心軌跡、靜平衡位置研究比較了不同長(zhǎng)徑比、不同軸瓦形狀、不同油膜間隙比軸承的穩(wěn)定性。 3.對(duì)利用CFD軟件FLUENT計(jì)算流場(chǎng)和傳統(tǒng)的求解Reynolds方程進(jìn)行了對(duì)比,發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的求解Reynolds方程方法中忽略項(xiàng)對(duì)油膜性能有一定的影響,利用CFD求解未忽略其影響,提高了計(jì)算精度。另外,基于大型計(jì)算流體力學(xué)(CFD)軟件的有限元方法便于求解復(fù)雜結(jié)構(gòu)的軸承,對(duì)于事先未知的自由邊界或求解區(qū)域內(nèi)部不同介質(zhì)的交界面比較容易處理。 4.與穩(wěn)態(tài)軸承油膜力計(jì)算模型進(jìn)行了比較,發(fā)現(xiàn)本文提供的計(jì)算方法與穩(wěn)態(tài)軸承油膜力計(jì)算模型得到的結(jié)果趨勢(shì)基本一致,只是由于邊界條件的差異計(jì)算結(jié)果有所不同。此外,還分析了本文提出的方法求解得到的油膜力的非線性特性,為轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)更精確的研究提供了保障。
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圖片說明： 火一上布圖1滑動(dòng)軸承中油膜壓力和氣穴產(chǎn)生空穴，，如圖1所示。為了研究油膜空穴分布規(guī)律，正確求解雷諾方程，研究者提出了一系列的油膜邊界條件。起初，人們?cè)诜治鲋谐３２豢紤]空穴的影響，如S。~erfeld邊界條件和半50~erfeld邊界條件，后來，學(xué)者又陸續(xù)提出了Reynofds邊界條件和考慮氣穴的質(zhì)量守恒邊界條件。目前，對(duì)油膜邊界條件的描述最常用的有:Sommerfeld條件、半sommerreld條件、Reynolds邊界條件和質(zhì)量守恒邊界條件4種。(l)全50~erfeld邊界條件:全50~erfeld邊界條件認(rèn)為軸承間隙里充滿著潤(rùn)滑油，油膜是連續(xù)的，即存在負(fù)壓區(qū)。假定計(jì)算出的油膜壓力在收斂區(qū)時(shí)正值，而在發(fā)散區(qū)則是負(fù)值，壓力對(duì)稱于最大最小間隙一線。計(jì)算時(shí)積分區(qū)間[0一2司，積分時(shí)滿足條件:勢(shì)一o處p=o
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圖片說明： (FiniteElementMethod，F(xiàn)EM)法{FiniteVolumeMethod，F(xiàn)vM)。法[47]是應(yīng)用最早、最經(jīng)典的cFD方法，它將求解域劃分為差分格節(jié)點(diǎn)代替連續(xù)的求解域，然后將偏微分方程的導(dǎo)數(shù)用差商代替，散點(diǎn)上有限個(gè)未知數(shù)的差分方程組。求出差分方程組的解，就是題的數(shù)值近似解。它是一種直接將微分問題變?yōu)榇鷶?shù)問題的近似方法發(fā)展較早，比較成熟，較多地用于求解雙曲型和拋物型問題是20世紀(jì)80年代開始應(yīng)用的一種數(shù)值解法，它吸收了有限差分內(nèi)核，又采用了變分計(jì)算中選擇逼近函數(shù)對(duì)區(qū)域進(jìn)行積分的合理因求解速度較有限差分法和有限體積法慢，因此應(yīng)用不是特別廣法的墓本思想是將計(jì)算域劃分成有限個(gè)控制體積。圖2一1所示為下的有限體積離散示意圖。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TH133.31

【引證文獻(xiàn)】

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