有限长轴颈轴承的弹性流体动力润滑分析

为研究变形对有限长轴颈轴承弹流润滑特性的影响,利用Winkler弹性基础模型对其进行分析,使用压力和膜厚双重迭代方法进行数值模拟求解。其结果表明:载荷越大,刚性轴承与柔性轴承的油膜压力和厚度差异越大;在轴承表面变形的条件下,随载荷的增大,偏心率随转速增大而减小的幅度变小,偏位角随转速增大而增大的幅度亦变小;随转速的增大,偏心率随载荷增大而增大的幅度变大,偏位角随载荷增大而减小的幅度亦变大。此外,还研究了在定载荷条件下轴承宽度、厚度、润滑油黏度、间隙等参数对油膜压力、厚度及破裂位置的影响规律。该研究成果可为轴颈轴承的设计及其性能计算提供相应的理论参考。     

Sommerfeld数对滑动轴承动力学系数影响研究

为了研究Sommerfeld数对轴承动力学特性的影响,建立了基于短轴承理论的滑动轴承的非线性油膜力模型,得到了Sommerfeld数对偏心率、最小油膜厚度、润滑油流量、温升、刚度系数、阻尼系数的影响规律。在对二维油膜压力分析时发现存在一个Sommerfeld数,当转速低于某个临界值时临界转速对最大油膜压力影响较大,当转速高于这个临界值时临界转速对最大油膜压力影响不大。     

载荷和供油压力对浮环轴承润滑影响的理论研究

针对浮环轴承双层间隙的结构特点,建立了其润滑模型.在考虑供油压力和油膜破裂的情况下,通过求解基于长轴承理论的雷诺方程,得到了内外油膜周向压力分布情况,并推导了油膜力的解析表达式.在给定浮环轴承结构参数的情况下,利用Matlab软件对润滑模型进行了计算和仿真.分析了诸如载荷、供油压力、转子转速等参数对浮环轴承静平衡位置、油膜连续性以及轴承内间隙润滑的影响.得出了较大的外载荷会导致较大的外油膜偏心率和外油膜空穴区扩大,而供油压力主要影响外油膜的偏位角的结论,并指出载荷的加大会使进入内间隙润滑油量在很宽的转速范围内减小,有可能会导致内膜贫油情况的发生,而增大润滑油注油压力会有效缓解这一现象的发生.     

面齿轮等温点接触弹流润滑分析

建立面齿轮等温点接触弹流润滑模型,通过F O R T R A N语言编程计算面齿轮的油膜厚度和压力;分析小齿轮转速、面齿轮所受载荷和润滑油黏度对面齿轮润滑特性的影响。研究结果表明:转速和润滑油黏度越大,油膜厚度也越大,而载荷越大油膜厚度越小;二次压力峰随转速和润滑油黏度的增大而越明显,但随载荷的增大而趋于消失。     

基于圆盘缝隙阻尼器的中心通流静压推力轴承

针对轴向柱塞马达变量阀配流机构的结构特点,提出圆盘缝隙前置阻尼中心通流式流体静压推力轴承的原理和结构.计算承载能力和油膜刚度,分析轴承密封带与圆盘缝隙前置阻尼平面的高度差对静压推力轴承特性的影响,并与细长孔前置阻尼流体静压推力轴承的承载能力和油膜刚度进行对比.结果表明,圆盘缝隙前置阻尼流体静压推力轴承的油膜绝对刚度较大,是油膜厚度的单调递减函数,油膜厚度越小刚度越大,承载能力稳定,负载适应能力较强;细长孔前置阻尼流体静压推力轴承在设计油膜厚度附近刚度最大,当油膜厚度改变时刚度减小.对高度差5和10μm的2种样机进行对比试验,试验结果表明,2种轴承均可在压力0~12 MPa,当转速为0~1 000r/min时正常工作,泄漏和摩擦都很小.当流体压力变化时,高度差为5μm的轴承的泄漏量和摩擦扭矩相对较稳定.     

基于动网格方法的不同油膜厚度下静压轴承承载特性分析

针对重型装备制造业中重型静压轴承承载特性的研究,考虑到不同工况下间隙油膜厚度对静压轴承承载能力及压力分布的影响,建立了静压轴承间隙油膜三维模型及边界条件,利用CFD(computational fluid dynamic)原理,应用动网格技术和FLUENT软件,探讨静压轴承转速为10r/min以及在空载0 t、有载40 t、满载150 t不同工况下,油膜厚度变化对压力场以及油腔压力值的影响规律。结果表明:油腔压力随着间隙油膜厚度的减小而增大,当油膜减小到一定值时,油腔压力显著增加,油膜承载能力显著增强。     

不同参数对滑动轴承动态特性的影响分析

液体动压滑动轴承对汽轮发电机转子系统的动态性能和运行稳定性有着至关重要的影响.基于润滑流体两相流理论,运用Fluent建立了滑动轴承的稳流和湍流三维CFD分析模型.仿真分析不同转速、进油压力、载荷和偏心率等关键参数对滑动轴承的油膜压力分布、油膜破裂和气穴分布特征等动态特性的影响规律.结果表明随着转速的增加,正、负压区的面积大小成反比变化,偏心率对油膜的动态特性影响较大.在转子高速运转时,适当增加油口进油压力以平衡转速致使油膜气化比例的增加,从而防止油膜破裂,有利于提高油膜的承载力和转子系统的运行稳定性.计算结果为运转状态下液体动压滑动轴承的动态性能分析提供了参考数据.     

超声波测量油膜厚度方法误差分析

为了获得温度、压力以及数值计算对超声波测量油膜厚度方法的误差影响,本文对2种超声波测量模型:谐振模型和等效弹簧模型开展理论分析。利用泰勒展开式建立了模型中反射率、频率与误差的关系;并基于数值拟合方法得到ISO 4113标准试验油的温度、压力、密度和介质声阻的关系方程,从而求出温度压力对测量结果的影响。研究确定了超声波反射率的合理取值范围,并得出结论:随着温度的升高,油膜厚度计算值减少;随着压力的提高,油膜厚度计算值变大;超声波频率越低,温度和压力的绝对影响越大。     

航空发动机主轴承最小油膜厚度分布规律的计算机模拟分析

揭示了航空发动机主轴承最小油膜厚度随温度、压力变化的分布规律，证明了不同试验条件下它的失效机理的稳定性     

纳米SiC颗粒作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究

采用表面修饰法制备了聚合物包覆的纳米SiC颗粒，采用M-200环块试验机进行摩擦磨损试验，研究了表面修饰的纳米SiC颗粒添加荆对发动机润滑油(15W／40)减摩性能的影响，并利用扫描电子显微镜对磨块的磨损表面形貌进行观察，分析了润滑荆的减摩机理．结果表明：当滑动线速度为0．42m／s、载荷低于1000N时，纳米SiC颗粒的加入导致磨损失重的提高；当载荷提高到1300N时，纳米SiC颗粒的加入使磨损失重低于相同条件下以基础油作润滑剂的磨损失重；当滑动线速度为0．84m／s、载荷为1000N时，纳米SiC颗粒的加入使磨损失重为相同条件下以基础油作为润滑剂磨损失重的40％。     

基于CFD的新型结构静压油垫数值仿真技术

为了提高重载数控机床静压转台的承载能力和油膜刚度,提出了一种具有多环形流道油腔和阻尼型封油边结构的新型静压油垫,并对其性能进行了研究.在对静压油垫结构优化设计的基础上,利用CFD(computationalfluid dynamics)数值仿真技术,采用二维轴对称流动模型对新型结构静压油垫的流场特性进行了仿真分析,得到了新型静压油垫的内部流场特性,计算出油垫的承载能力和油膜刚度,并与单腔体、单平面封油边结构的静压油垫进行了对比.研究表明:新型静压油垫能通过在阻尼流道和阻尼槽内形成紊流,增加流动液阻,实现压力增益,并可在阻尼槽处产生局部静压效应,从而使新型结构静压油垫的承载能力和油膜刚度较传统结构静压油垫有所提高;此外,采用CFD技术有助于对复杂结构的静压油垫进行优化设计与性能计算,从而提高设计效率和计算准确性.     

油田井口蒸汽干度的影响因素分析

井口蒸汽干度是油田热力开采稠油的重要参数之一,运用VB6.0开发了井口蒸汽干度计算软件,并利用实验测量数据验证了软件计算的准确性。系统分析了影响井口蒸汽干度的结构参数(管线外径和绝热层厚度)和操作参数(蒸汽温度、蒸汽压力和管道入口蒸汽流量)及其变化规律。研究结果表明,井口蒸汽干度随着绝热层厚度和管道入口蒸汽流量的增大而增大,随着管线外径、蒸汽温度和蒸汽压力的增大而减小。其中,绝热层厚度对井口蒸汽干度的影响最大,当绝热层厚度大于60 mm小于80 mm时,其厚度每增大20 mm,井口蒸汽干度约升高0.12%。     

车用动力电池模组风冷散热分析

为了降低车用动力电池模组的最高温度、提高其温度分布一致性,以4×8等间距排列18650锂离子电池模组为分析对象,运用ANSYS Fluent软件对圆形进风口,圆形、半圆形及矩形出风口三种不同散热结构及尺寸电池模组温度场进行了计算。结果表明:矩形出风口散热结构电池模组的最高温度和温度变异系数比相同工况下圆形与半圆形出风口散热结构都小。当进口风速为1~3m/s,矩形出风口为40mm×50mm时,电池模组的最高温度和温度变异系数最小;当进口风速3m/s、矩形出风口为40mm×70mm时,电池模组的最高温度和温度变异系数最小。     

非线性转子-轴承耦合系统润滑及稳定性分析

为了分析滑动轴承与转子耦合系统的非线性动力学特性,采用全新的变流域流场计算的结构化动网格技术对滑动轴承的瞬态流场进行非稳态计算,提出基于计算流体力学（CFD）的润滑流场与转子动力学之间的弱耦合计算方法,形成转子与滑动轴承的流固耦合计算.讨论不同进油方式与进油压力对滑动轴承润滑流场的影响.数值计算表明,轴颈的涡动中心不仅决定于轴颈的转速和静载荷,而且随涡动幅值或动载荷的增大而升高;随着轴承长径比增大或间隙比减小,轴颈涡动中心上浮,易使转子-轴承系统失稳.     

基于CFD⁃PBM模拟水力旋流器油水分离特性研究

分析讨论了常规欧拉模型和耦合PBM下水力旋流器的静压力、切向速度及湍流耗散率等流场信息分布规律,结果表明在流场预测方面二者基本一致。在此基础上,采用基于PBM模型的CFD数值模拟方法,对水力旋流器的分离特性进行研究,并探究了不同入口流量、溢流分流比、油相黏度及密度等因素对油滴粒径分布以及油水分离特性的影响。结果表明,随着入口流量的增加,水力旋流器的分离效率呈先增大后减小的趋势,在处理量为4 m³/h时达到98%的最高分离效率;溢流分流比的增大有利于提升分离效率;随着油相黏度的增大,油滴受到的径向力减小,不易发生聚结,使分离效率明显降低;油相密度的增大导致尾管段平均油滴粒径的增加,使分离效率明显降低。总体而言,利用CFD?PBM数值模拟方法可以获得水力旋流器内部油滴粒径分布及变化特性,有利于从不同尺度揭示水力旋流器的分离机理。     

考虑轴倾斜的滑动轴承流固耦合瞬态分析

考虑轴受力产生变形引起的轴倾斜,采用流固耦合方法,直接求解Navier?Stokes方程,对滑动轴承系统中轴和润滑油膜进行三维瞬态分析,同时求解流场和固体域,得到油膜动态压力分布、轴心的运动轨迹和不同转速下油膜厚度分布. 结果表明,轴倾斜使油膜压力分布和轴心轨迹变化明显,最小油膜厚度减小,流场压力峰值增大. 通过对滑动轴承的三维瞬态分析可以预测轴承工作过程中实时的轴心轨迹、压力分布、油膜厚度等润滑特性,为滑动轴承的优化设计提供参考.     

离心式杂质泵蜗壳内部流场数值模拟

利用计算流体动力学分析软件,对离心式杂质泵的内部流场进行了数值模拟.计算了颗粒直径为0.076mm,固相体积分数为10%的两相流工况下的三维湍流流场,得到了蜗壳内的速度、压力和固相体积分数分布等流动信息.计算结果表明：自进口至最大半径处蜗壳内的速度不断减小,压力逐渐增大,颗粒体积分数随半径增大而增大.     

极端工况静压支承润滑状态的微间隙油膜形貌表征

极端工况条件下静压支承运行过程中的极易发生摩擦学失效且润滑状态极难获得,为解决此技术难题,设计一种新型油垫可倾式静压支承结构,形成静动压混合推力轴承,提出利用微间隙油膜形貌来表征静压支承润滑状态的想法。针对新型双矩形腔油垫可倾式静压支承,建立温升和功耗、热固耦合变形、流固耦合变形及油膜形状等数学模型。分析极端工况下微间隙油膜温度场和油膜压力场分布特征,求得摩擦副热力耦合变形,获取三维油膜形貌,判断静压支承润滑状态。搭建油膜厚度测量装置,获得油膜厚度状态,验证理论分析和数值模拟所获得的油膜形貌的正确性。结果表明：极端工况下该结构润滑效果大大改善,轻载高速时热变形起主导作用,油膜厚度差异较大。低速重载时力变形占主导地位,油膜较平滑。油腔外侧封油边交角处变形最大,此处油膜最薄,易发生摩擦学失效。     

均布圆柱形孔活塞环油膜承载力的解析解和数值计算

现有对微织构的研究多采用数值法。相比于数值解,解析解有助于简单清楚的表达微孔活塞环润滑性能的主要影响因素和各物理量的潜在关系,提高设计者的认识。基于入口吸入理论和流量连续性条件,对均布无限个圆柱形微孔的活塞环的一维油膜的空化区分布、压力分布和承载力进行了解析计算,并将一维解析解积分得到了一个周期油膜的承载力。解析解表明均布n个圆柱形微孔活塞环的前n-1孔的压力分布相似,最大压力相等,最大压力与进口压力,孔间间距和空化压力相关,在均布微孔时,孔内最大压力约为进口压力的两倍；第n孔的压力分布和最大压力还与出口压力相关,在均布微孔时,孔内最大压力约为进出口压力之和。还揭示了孔深对空化分布和油膜承载力的影响机理,当孔深大于油膜厚度的一半时,随着孔深的增加,空化区面积减小。使用Fluent软件对均布四个孔的油膜进行了数值模拟,并与解析解作对比。在解析解有解,数值解收敛的范围内,解析计算和数值计算的结果规律一致,解析式能解释数值模拟得到空化区分布、压力分布以及油膜承载力的变化趋势,所获得的在最大油膜承载力时的微孔几何尺寸也与模拟计算一致,油膜承载力的解析解和数值解最大相差10%。