齿轮箱飞溅润滑流场分布和搅油力矩损失

齿轮箱飞溅润滑具有齿轮旋转、两相流及流场分布复杂等特点,难以通过理论或实验进行研究;在计算流体动力学方法上,传统的网格法存在动网格处理困难、计算成本高的弊端.针对以上问题,提出运用移动粒子半隐式法(MPS)对齿轮箱飞溅润滑开展仿真分析. 在低转速时,设置不同润滑油型号和温度工况,发现润滑油流场分布情况与试验结果较一致. 在高转速时,设置不同的油温工况,发现相对光滑粒子流体动力学方法(SPH),基于MPS方法数值计算所得的齿轮搅油力矩损失准确度更高,能够准确预测力矩损失变化趋势,但力矩损失预测误差较大,须进一步改进和完善. MPS方法严格保证了流体的不可压缩性,易于追踪捕捉大变形和强非线性化的自由液面,能够较好地分析预测齿轮箱飞溅润滑流场的分布效果.     

高速列车齿轮箱内部流场数值分析

针对某型高速列车齿轮箱,建立其内部流场的理论计算模型,为获得齿轮箱内部流场的变化规律,利用流体仿真软件FLUENT对理论模型数值求解.在ANSYS的DM模块中建立齿轮箱内部流域的三维模型,通过加载UDF实现对齿轮转动的模拟,采用动网格、标准湍流仿真模型以及标准壁面函数法和VOF两相流模型对某工况齿轮箱内部流体流动进行仿真分析.结果表明:齿轮轮齿进入啮合瞬时,挤压箱内流体,使得压力增大;脱离啮合瞬时,齿轮轮齿附近容积增大,压力骤降出现负压;齿轮啮合处箱体内部流体瞬时流速最高;润滑油可以在齿轮搅油和重力作用下,进入流道对齿轮轴承进行润滑.     

谐波齿轮粗糙表面薄膜润滑计算

谐波齿轮传动齿面的润滑状态,考虑到表面粗糙度影响后,用基于平均流动模型的平均雷诺方程进 一步研究,推导薄膜润滑条件下齿面压力和油膜厚度的计算关系,计算剪切膜和挤压膜的数值解,给出齿面最小油 膜厚度曲线。结果表明,齿面表面粗糙度增大,由它所引起的动压效应增强,齿面上的润滑油易存留,能够建立起足 够的油膜厚度。     

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。     

快堆主容器内液钠晃动抑制方法的研究

在反应堆主容器中的冷却剂属于带有自由液面的不可压缩流体,液面下的冷却刑的流动可能诱发液面的晃动,此外地震力也可能引起液面的晃动,该流动不稳定性可能影响到核反应堆安全运行.通过计算分析预示这些冷却剂不稳定流动的后果,同时将结果反馈到设计中,增加必要的安全设施,将对快堆的安全设计有重要的参考价值.采用粒子法(移动粒子半隐式...     

高速列车齿轮箱内部流场数值模拟

为了研究齿轮箱内部复杂油气两相流的变化规律,采用数值模拟方法研究了转速及浸油深度对流场的影响.结果表明,3倍于齿高的浸油深度可以充分发挥润滑油的润滑冷却作用.在齿轮啮合区流体速度最大,不同转速条件下流体速度最大值变化规律相同,并最后稳定在一定范围内波动,且最大流体速度平均值呈线性增长.齿轮啮合区附近压力变化较大,在啮入区域形成局部高压,在啮出区域形成局部低压.随着转速的提高,高压和低压绝对值呈增大趋势,但不遵循线性关系.     

基于真实粗糙表面斜齿轮瞬态混合弹流润滑研究

将渐开线斜齿轮啮合过程中的轮齿接触等效为一个三维无限长线接触问题,建立了用于求解斜齿轮三维瞬态弹流混合润滑计算的数学模型。考虑斜齿轮啮合实际工况,分析啮合过程中齿面时变半径,时变表面切向速度的变化等,引入真实的三维机械加工粗糙表面, 联合统一的Reynolds方程方法分析了单个轮齿在整个啮合过程中三维瞬态弹流润滑完全数值解,讨论了光滑表面和真实机械加工粗糙表面对轮齿啮合过程的膜厚和压力分布的影响,揭示了2种机械加工表面的微观弹流润滑特性。结果表明：粗糙表面对齿轮润滑状况影响显著,尤其在轮齿啮出过程中,严重的降低了齿轮间的润滑油膜厚度,使轮齿润滑状况变得恶劣;粗糙表面加工精度高（粗糙度低）,其接触表面的膜厚比高,接触区域和接触负载小,故而润滑状况好。     

润滑油黏度对高速球轴承性能及损伤的影响

为探究高速工况下润滑油黏度对轴承润滑状态及性能的影响,试验研究了Si_3N_4陶瓷和GCr15轴承钢材质的7014C型角接触球轴承在不同润滑油黏度条件下的温升和振动特性.结果表明,轴承温升及振动随润滑油黏度的增大呈现出先下降后上升的趋势,影响程度随转速的增大而增大.同时,陶瓷轴承较钢制轴承在不同润滑油黏度条件下均表现出更优越的性能.将试验结果与轴承润滑状态分析结合,讨论了润滑油黏度、润滑状态、轴承性能三者的关系,为高速角接触球轴承适用润滑油黏度的选择提供了重要依据.此外,本文还对不同润滑条件下的轴承滚动面损伤进行了分析.结果显示,全膜弹流润滑条件下,陶瓷轴承与钢制轴承滚动面损伤较小且差异不明显.部分膜弹流润滑条件下的轴承滚动面损伤严重,表面出现大量凸峰和凹谷,轴承滚动体及外滚道表面损伤较内滚道严重,钢制滚动体的表面划痕较陶瓷滚动体密且深.     

基于动力学的渐开线圆柱齿轮的啮合效率

提出了基于动力学的渐开线齿轮啮合效率计算模型。通过求解动力学方程获得任意啮合时刻的齿面动载荷、摩擦力和考虑到波动的表面速度,并计算瞬时输入功率和损耗功率后可得瞬时啮合效率。通过计算一个啮合周期内的总输入功和损耗功,可得到平均啮合效率。研究了不同载荷分配模型、最大修形量、转速和转矩等对啮合效率的影响。结果表明:为准确估算齿轮啮合功率损失和啮合效率,应建立较准确的载荷分配模型;对齿顶进行适当修形能有效减小双齿啮合区的摩擦损耗,从而提高齿轮传动效率;转速和转矩平均啮合效率有较大影响。     

挤压和卷吸效应耦合作用润滑机理的研究

本文根据双包络环面蜗杆传动的润滑特点，提出了能近似模拟这种蜗杆传动挤压效应和卷吸效应耦合作用的润滑机理的简化接触形式，对这种接触形式的润滑性能进行了理论分析．同时设计了相应的模拟试验台．对挤压效应和卷吸效应耦合作用的润滑机理进行了试验研究，并分析了主轴转速、加载速度和油腔深度对接触面间润滑油膜形式的影响．     

考虑振动的内啮合齿轮副润滑特性分析

为探究动载荷作用下行星齿轮的热弹流润滑特性,综合考虑变位系数和时变啮合刚度的影响,基于动力学理论,建立行星齿轮系统的动力学模型,分析振动与静载荷作用下变位齿轮系统的热弹流润滑特性.研究表明:与其它传动类型相比,采用正传动时,行星齿轮与内齿轮啮合时的润滑效果最佳,轮齿间可以形成较厚的润滑油膜,轮齿间的摩擦系数、油膜的最高...     

自由面流动模拟的MPS算法研究

船舶与深海工程结构在恶劣海浪中会发生砰击和上浪等强非线性自由面流动问题,有必要开发适合模拟非线性自由面流动问题的数值方法.基于网格法在处理一些网格发生大变形或数值不连续问题时还存在困难,采用一种无网格方法——移动粒子半隐式法模拟了溃坝问题,比较了不同固体边界条件、时间步长、时间步进模式、迭代方法、核函数以及粒子初始间距对计算结果的影响,并将数值结果与实验结果进行了比较,两者吻合较好.     

混合润滑状态下齿轮接触刚度

为研究混合润滑状态下齿轮的接触刚度,提出了一种计算齿轮接触刚度的方法。首先计算出齿轮啮合过程中运动参数和受力情况,然后采用混合弹流润滑方法求解得到不同时刻粗糙齿面啮合处的膜厚与压力分布,将结果代入接触刚度计算式,得到不同时刻齿轮啮合的接触刚度。讨论了不同工况对齿轮啮合接触刚度的影响,并将光滑表面接触刚度与粗糙表面接触刚度进行了对比。结果表明:转速和载荷对接触刚度影响很大,速度越快,接触刚度越小;载荷越大,接触刚度越大。     

柔性销轴式人字齿星型轮系均载特性

为研究人字齿星型轮系各路功率分流载荷分配机理,提高齿轮箱承载能力,采用节点有限元法建立柔性销轴式齿轮涡扇发动机人字齿星型轮系动力学模型.研究当量啮合误差下星型轮系动态均载性能,分析误差激励、销轴结构、工况参数对系统均载特性的影响.结果表明:齿轮偏心误差使中心齿轮振动轨迹偏离原点,是造成不均载的主要原因;系统均载系数随误差增加呈线性增加,且制造误差的影响大于安装误差;柔性销可以明显改善系统均载性能,在4种星轮柔性销轴中Montestruc改进的柔性销均载性能最佳;系统的均载系数随输入转速增加呈增大趋势,共振会导致系统的均载性能急剧下降;均载性能随系统承载功率增大而变好,且功率变小,柔性销对系统的均载性能改善的优势更加明显.     

齿轮箱类结构振动功率流分析

齿轮箱作为机械设备中常见的振动噪声源 ,其振动和噪声问题已日益成为重要的研究课题 .以功率流作为评价手段 ,运用子结构导纳法研究了齿轮箱类结构振动能量的传递特性 ,并以常见的单级齿轮传动齿轮箱为模型进行了计算 .研究结果表明 :由齿轮啮合产生的振动能量几乎全部传递给了齿轮箱     

齿轮在不同工作条件下的润滑状态

根据齿轮在工作时不同啮合点的工作状态,分析在不同载荷、不同转速时,齿轮的润滑状态及最小油膜厚度,探讨齿轮工作时的最佳润滑方法.     

Marangoni效应对降膜过程液体分布的影响

采用红外热成像技术测量液膜表面温度分布和流动区域,确定液膜在固体壁面上的润湿面积,以分析液体在设备内的分布性能以及液膜表面的温度梯度,进而明确温度分布与液体分布之间的相互影响关系.实验发现液膜径向温度梯度引起的表面张力梯度,造成径向Marangoni流,影响液膜在固体壁面上的分布.在Marangoni效应的作用下,加热(冷却)能够减小(扩大)液体在固体壁面上的润湿面积.正体系(冷却降膜)中,流量能够促进温度梯度造成的Marangoni效应,而在负体系(受热降膜)中,较大的流量抑制了Marangoni效应.     

基于积分法的热非平衡效应下剪切液膜流的表面波演化模型

当液膜表面同时存在热非平衡效应和切应力作用时,引发液膜流动不稳定的扰动及其影响将更为复杂。基于边界层理论,通过建立气液界面受热非平衡效应和切应力耦合作用的液膜流动的理论模型,采用包含弱非线性项的积分法,推导出热非平衡效应下剪切液膜流的表面波积分演化模型,模型中包括了相变强度、切应力、雷诺数和倾斜角度等不同参数的影响,为分析复杂边界条件下的液膜流的演化特征和稳定性提供了一种可借鉴的理论模型。     

基于无网格粒子法的复杂三维形状通用离散方法

复杂形状的三维建模问题一直是无网格粒子法应用于流体机械内流计算的难点之一,基于移动粒子半隐式法(MPS),结合通用光滑壁面边界(GSW)和无表面粒子判定技术(NSD),提出适用于流体机械任意复杂型面的通用离散方法.将CAD壁面模型通过面网格进行离散,提取网格节点并生成单层壁面粒子.利用粒子的自适应性对流体粒子进行填充布置以获取初始流体域.基于GSW模型壁面粒子尺度无关性的特点,提出壁面粒子局部加密与嵌套加密耦合的技术.针对主曲率较大的曲面采用局部加密,针对异面粒子干涉作用较强的薄壁曲面采用嵌套加密,从而在保证壁面法向量计算准确的前提下,用更少的壁面粒子实现复杂形状的精确表达.定义以法向光滑角度(NSA)为准则数的离散精度评价体系,以实际离心泵模型为例,定量描述离散模型的几何精度,分析并给出特征模型准则数的参考值.通过三维复杂静水算例、溃坝撞击挡板算例和诱导轮水中旋转算例阐述整套离散建模流程并验证本方法流动计算的准确性与稳定性.     

水平管降膜蒸发器管束结构优化数值模拟

摘要本文采用数值模拟方法,通过观察不同条件下液膜流动状态以及计算相应状况下的液膜厚度,研究水平管降膜蒸发器管外液体流动的影响因素并对管束结构进行优化.计算结果表明:旋转三角形管束布置有利于在传热管上形成稳定的液膜,而三角形管束布置有利于传热管上液体的混合;管间距和液体的初始流速对降膜蒸发器管外液体流动有重要影响,随着管间距的增大以及液体初始流速的减小,管束中呈现柱状流的管排范围减小.