發(fā)布時間：2017-09-17 11:03

  本文關鍵詞：波箔型氣體動壓軸承特性數(shù)值研究

  更多相關文章： 氣體動壓軸承 氣體動力粘度 彈性模量 泊松比 滑移邊界

【摘要】：波箔型氣體動壓軸承具有極限轉速高、承載能力強和自適應穩(wěn)定等特點，已被廣泛應用于航空航天高速旋轉機械中。波箔型氣體動壓軸承的特性規(guī)律是其工程設計的主要依據(jù)，國內(nèi)外對運轉及結構參數(shù)變化下的軸承特性影響規(guī)律研究已較為深入。隨著波箔型氣體動壓軸承應用領域的不斷拓展、箔片材料及加工工藝的迅速發(fā)展、轉子轉速大幅提高，潤滑氣體特性、箔片力學特性以及微流動效應對軸承特性的影響程度更加突出，，本文針對以上問題開展研究工作。 首先，以Hydresil型波箔氣體動壓軸承為研究對象，建立了雷諾潤滑方程和兼顧波箔變形的氣膜厚度方程，運用有限差分法對兩方程耦合迭代求解。在氣體物性隨類型和溫度變化范圍內(nèi)，對潤滑氣體動力粘度（4.21×10-6-4.46×10-5Pa s）、軸承波箔片材料彈性模量（70-340GPa）和泊松比（0.15-0.45）等氣固特性參數(shù)對軸承氣膜厚度分布、壓力分布以及承載能力的影響規(guī)律進行數(shù)值研究，結果表明，粘度升高，軸承承載能力提高50%-75%；彈性模量、泊松比增大，軸承的承載能力分別提高5%-10%、30%-40%。 其次，在兩方程的軸承模型基礎上，采用小擾動法推演擾動方程，利用有限差分法求解擾動方程獲得動特性參數(shù)。在上述氣固特性參數(shù)變化下對軸承動特性變化規(guī)律進行數(shù)值研究。發(fā)現(xiàn)隨氣體動力粘度升高，動態(tài)剛度系數(shù)增大約10%-50%，動態(tài)阻尼系數(shù)增大約25%-60%；隨軸承箔片材料彈性模量的增大，動態(tài)剛度系數(shù)增大約30%-50%，動態(tài)阻尼系數(shù)在y方向上逐漸增大，增大約10%，在x方向上逐漸減小，減小約10%。 然后，運用ANSYS Workbench雙向流固耦合仿真分析方法，并利用滑移速度模型描述微尺度流動下的邊界滑移效應。對比分析了相同滑移邊界下波箔型氣體動壓軸承與剛性軸承氣膜壓力和氣膜厚度等靜特性差異，結果表明滑移邊界條件對剛性軸承影響更大。然后研究了軸頸表面與箔片表面不同滑移性質(zhì)對軸承特性的影響，結果表明軸頸表面無滑移、箔片表面有滑移時軸承承載能力最強，反之最弱。進而分析了滑移邊界條件下，波箔型氣體動壓軸承性能隨潤滑氣體粘度，偏心率，半徑間隙，轉速等參數(shù)變化的規(guī)律。 本文的研究結果可為氣體動壓軸承工程設計提供有益的參考。
【關鍵詞】：氣體動壓軸承 氣體動力粘度 彈性模量 泊松比 滑移邊界
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH133.37
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 注釋表12-13
• 第一章 緒論13-23
• 1.1 研究背景與意義13-14
• 1.2 彈性箔片氣體動壓軸承的發(fā)展14-16
• 1.2.1 第一代彈性箔片氣體動壓軸承14-15
• 1.2.2 第二代彈性箔片氣體動壓軸承15
• 1.2.3 第三代彈性箔片氣體動壓軸承15-16
• 1.2.4 第四代彈性箔片氣體動壓軸承16
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-21
• 1.3.1 波箔型氣體動壓軸承靜特性研究進展17-18
• 1.3.2 波箔型氣體動壓軸承動特性研究進展18-19
• 1.3.3 微流動研究進展19-21
• 1.4 本文研究內(nèi)容21-23
• 第二章 氣體動壓軸承特性分析的理論基礎23-30
• 2.1 可壓縮流體的動力潤滑理論23-26
• 2.1.1 流體流動控制的基本方程23-24
• 2.1.2 潤滑氣體基本性質(zhì)24-25
• 2.1.3 動壓潤滑的基本原理25-26
• 2.2 波箔型氣體動壓軸承氣膜方程的建立26-29
• 2.2.1 物理模型26-27
• 2.2.2 氣膜壓力方程的推導27-28
• 2.2.3 氣膜厚度方程的建立28-29
• 2.3 小結29-30
• 第三章 氣固特性對波箔型氣體動壓軸承靜特性影響分析30-37
• 3.1 計算模型及研究參數(shù)變化范圍30-31
• 3.2 數(shù)值分析31-34
• 3.2.1 控制方程的無量綱化31-32
• 3.2.2 網(wǎng)格劃分32
• 3.2.3 邊界條件32
• 3.2.4 載荷、偏位角的求解32-33
• 3.2.5 耦合求解程序流程圖33-34
• 3.3 計算結果與分析34-36
• 3.3.1 氣體動力粘度對軸承靜特性的影響34-35
• 3.3.2 箔片材料參數(shù)對軸承靜特性的影響35-36
• 3.4 小結36-37
• 第四章 氣固特性對波箔型氣體動壓軸承動特性影響分析37-45
• 4.1 計算模型及研究思路37
• 4.2 數(shù)值分析37-41
• 4.2.1 擾動方程推導37-39
• 4.2.2 邊界條件39
• 4.2.3 動特性系數(shù)計算39-41
• 4.2.4 耦合求解程序流程圖41
• 4.3 計算結果與分析41-44
• 4.3.1 氣體動力粘度對軸承動態(tài)特性的影響41-42
• 4.3.2 箔片材料參數(shù)對軸承動態(tài)特性的影響42-44
• 4.4 小結44-45
• 第五章 邊界滑移對波箔型氣體動壓軸承靜特性影響分析45-61
• 5.1 數(shù)值模擬平臺45-49
• 5.1.1 ANSYS Workbench45
• 5.1.2 FLUENT45-48
• 5.1.3 Static Structrual48-49
• 5.1.4 System Coupling49
• 5.2 計算模型49-50
• 5.3 三維建模與網(wǎng)格劃分50-51
• 5.4 邊界條件設置51-53
• 5.4.1 FLUENT 邊界條件設置51-52
• 5.4.2 Static Structural 邊界條件設置52
• 5.4.3 System Coupling 邊界條件設置52-53
• 5.5 計算結果與分析53-60
• 5.5.1 滑移邊界條件下剛性氣體動壓軸承與波箔型氣體動壓軸承性能比較53-55
• 5.5.2 四種滑移狀態(tài)對波箔型氣體動壓軸承靜特性的影響55-58
• 5.5.3 滑移狀態(tài)下轉子轉速對波箔型氣體動壓軸承靜特性的影響58
• 5.5.4 滑移狀態(tài)下半徑間隙對波箔型氣體動壓軸承靜特性的影響58-59
• 5.5.5 滑移狀態(tài)下偏心率對波箔型氣體動壓軸承靜特性的影響59
• 5.5.6 滑移狀態(tài)下潤滑氣體動力粘度對波箔型氣體動壓軸承靜特性的影響59-60
• 5.6 小結60-61
• 第六章 總結與展望61-63
• 6.1 本文總結61-62
• 6.2 下一步工作62-63
• 參考文獻63-67
• 致謝67-68
• 在校期間發(fā)表的論文68-69
• 附錄69

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉占生;許懷錦;;波箔型動壓氣體徑向軸承的應用與研究進展[J];軸承;2008年01期

2 許懷錦;劉占生;張廣輝;王永亮;;波箔片氣體動壓徑向軸承氣膜壓力分布特點[J];軸承;2008年06期

3 丁增杰;氫氧渦輪泵用箔片軸承的試驗研究[J];導彈與航天運載技術;1999年05期

4 姚海;箔片式動壓氣體軸承在低溫透平機械中的應用與研究[J];低溫工程;1998年03期

5 黃大革;張根p

本文編號：869004