基于格心型有限体积法的滑动轴承液膜压力分析

在生产设计中,为了达到良好的润滑效果,滑动轴承的轴瓦通常会采用开槽的结构,对某些复杂结构的轴瓦,采用规则化网格很难准确描述其几何特征,其润滑特性的计算也会出现偏差。为了解决该问题,采用非结构化网格划分求解域,基于格心型有限体积法离散雷诺方程,采用最小二乘法计算变量梯度,采用共轭梯度法求解方程,通过Fortran语言编程,计算得到轴承的液膜压力分布。通过对比和分析,验证了格心型有限体积法求解润滑问题的适用性和准确性。以该算法为基础,研究了轴承的长径比、偏心率对液膜压力分布的影响。结果表明,长径比增大会降低轴承的峰值压力,同时扩大高压区沿轴承宽度方向的分布;增大偏心率会提高轴承的压力峰值。     

扰动情况下双油槽圆形轴瓦滑动轴承性能分析

采用FLUENT软件及其提供的气穴模型,计算了双油槽圆形轴瓦滑动轴承的油膜压力分布及气穴存在区域大小和位置,并同其他边界条件进行了对比;讨论了进油压力对轴承的流场和承载能力的影响;利用自行改进的动网格技术对轴颈扰动速度对流场和油膜力的影响进行了非稳态计算。计算结果表明,进油压力对油膜力的影响较大,油膜压力受轴颈扰动速度的影响很大,油膜力与轴颈扰动速度明显呈非线性关系,利用改进的动网格技术可以很好地对轴承的动特性进行分析。论文为今后大扰动条件下转子-轴承系统的非线性动特性分析打下了基础,为滑动轴承的设计提供了一种理论参考依据     

平板收缩流动的同位和交错网格FVM模拟及比较

本文分别用同位和交错网格有限体积法模拟了4:1平板收缩流动过程,并将两种方法所得结果进行了比较分析,其中同位网格有限体积法采用动量插值方法解决速度与压力的失耦问题.算例表明,同位网格有限体积法和交错网格有限体积法对于4∶1平板收缩流动过程的模拟结果吻合.这说明同位网格有限体积法不仅算法简洁、实现方便,结果可靠,而且容易扩展应用于非结构网格及高维问题的模拟.     

基于通量非结构网格有限体积法的Level Set方程求解

在非结构网格上,采用基于通量的格心有限体积法求解Level Set方程,并给出了其数值离散格式.对Zalesak圆盘、旋转收缩圆及圆面剪切三个经典界面运动问题进行了数值模拟,其质量盈亏量与收敛阶的计算结果表明,该方法克服了传统数值方法造成的质量不守恒的缺点,能准确有效地求解拓扑结构发生变化的复杂运动界面问题,且计算量较格点格式大为减少.     

热效应对径向浮环轴承最小油膜厚度及稳定性影响研究

以径向浮环动静压轴承为研究对象,采用有限元法和有限差分法联立求解Reynolds方程、能量方程和温黏关系式,得到内外层油膜的压力分布、温度分布和黏度分布,对油膜压力积分得到轴承的刚度系数和阻尼系数。针对轴颈、浮环建立统一的动力学方程,结合能量方程和Routh-Hurwitz准则推导出单质量刚性对称浮环轴承-转子系统的热失稳判据,分析了油膜热效应对内外膜最小油膜厚度与失稳转速的影响。结果表明:内外膜油腔呈现多个的温度峰值,两端面温度高于油腔中央温度;内外膜最小油膜厚度和系统失稳转速随着进油温度的升高而减小;高速工况下,油膜温升是导致浮环轴承发生油膜破裂和失稳现象的重要因素,计算时需计入油膜热效应对轴承性能的影响。     

微型车室内三维空气流动与传热的数值模拟

建立微型车室内三维空气流动与传热计算的物理模型和数学模型,应用κ-ε紊流模型、非结构化网格及有限体积法对微型车室内两种回风方式的三维空气流场与温度场进行数值模拟仿真计算与对比分析,为微型车的空调环境优化研究提供有益的参考.     

紊流滑动轴承油膜承载力的近似解

随着旋转机械向高转速、大功率方向发展,作为支承的滑动轴承越来越多地工作在紊流工况。为了能够快速准确地分析其润滑性能,给出了基于Sommerfeld和Ocvirk数的一种有限长紊流滑动轴承非线性油膜承载力的近似解析表达式。通过采用多参数摄动原理对有限长紊流滑动轴承润滑的Reynolds方程进行了求解,计算得到了滑动轴承的油膜承载力,并与有限元法计算的结果进行了比较,验证了基于多参数摄动原理求解紊流滑动轴承承载力近似解析方法的正确有效性。在此基础上,分析了偏心率、宽径比对滑动轴承的轴承承载力以及压力分布的影响。计算结果表明该近似解析方法适用于求解各种宽径比轴承的油膜承载力,尤其在较大的偏心率和载荷范围内适用。     

基于非结构化网格同位有限体积法的粘弹流体数值模拟

采用基于非结构化三角网格的同位有限体积法模拟了聚合物溶液平板收缩流。其中,聚合物溶液微观尺度大分子的信息通过FENE-P本构模型得以在宏观场上体现。数值求解过程中,速度与压力、速度与应力间的耦合通过动量插值实现。通过与结构化网格数值结果及实验结果的比较,验证了该方法在粘弹流动问题求解中的正确性。与此同时,文中根据构象张量给出了分子微观结构直观的可视化描述方法,并分析了不同流动区域分子形变以及分子取向等微观信息。     

基于几何条件的可倾瓦轴承油膜边界条件判定方法

针对可倾瓦轴承的雷诺方程,基于瓦块几何模型获得各个瓦块的边界条件,利用轴心、各瓦块中心与轴承之间的耦合关系,采用有限差分法计算分析油膜压力的分布。理论推导表明,瓦块的位置仅由瓦块预置参数、轴心的位置决定;数值结果表明,轴承的承载力随偏心率增大呈增大趋势。结合具体算例看出,当轴颈位置确定时,可确定各瓦块实际偏位角和偏心率,进而可对各瓦块方程分别进行求解。建立一种可行的边界条件确定法则,为可倾瓦轴承的建模提供了理论依据。     

Φ6.4×10m溢流型球磨机油膜轴承仿真计算

采用有限元法对Φ6.4×10m溢流型球磨机油膜轴承进行了仿真计算,得到了油膜压力分布及流速分布,并计算出整个轴承系统所需润滑油量,为大型磨机润滑油站流量的选择提供了理论依据。     

侧风环境下高速列车外部流场数值模拟方法研究

该文基于有限体积法的CFD 软件以及块结构化和四面体非结构化网格,采用三维常物性定常不可压缩流动N-S 方程的SIMPLE 算法,利用国外典型模型试验数据对ICE2 高速列车侧风环境下的空气绕流进行了数值模拟方法研究。结果表明:四面体非结构化和块结构化网格一样均能得到较好的结果,同时采用二次非线性高雷诺数k-ε模型和MARS差分格式的数值结果与试验数据吻合较好,从而验证了数值方法的正确性。在此基础上进行了四面体非结构化网格的独立性研究,得出适宜的网格总数和固壁法向第一层网格厚度合理的取值。该文确定的数值计算方法和四面体非结构化网格划分方法可用于复杂几何外形高速列车的数值模拟。     

大型水轮机组推力轴承油膜厚度在线监测研究

油膜厚度是反映推力轴承运行状态的重要参数,对油膜厚度进行实时在线监测有助于实现推力轴承的稳定运行。以某大型水轮机组推力轴承为例,结合其润滑流体的雷诺方程和油膜厚度方程,利用有限差分法分析了不同载荷和不同转速下推力轴承油膜厚度和压力分布的变化规律,并设计了一种油膜厚度实时在线监测方法。理论分析结果表明,当转速一定时,推力轴承油膜厚度先随着载荷的增大而增大,达到峰值后,随着载荷的增大而减小;当载荷一定时,油膜厚度随着转速的增大而增大。理论分析结果与该水轮机组推力轴承油膜厚度的在线监测数据完全吻合,验证了提出的油膜厚度在线监测方法的可靠性,为推力轴承运行状态的诊断提供了科学依据。     

微型燃气轮机浮环轴承-悬臂转子系统动力学特性分析

对浮环轴承支承的悬臂转子系统的动力学特性进行分析,建立了浮环轴承双层油膜Reynolds方程和浮环运动方程。采用4节点等参h-精细有限元网格,通过Galerkin方法求解系统Reynolds方程得到双层油膜压力。在小摄动范围内,联合悬臂转子系统的动力学方程、浮环运动方程求出浮环轴承的等效刚度和阻尼系数。应用商业有限元软件ANSYS12.1对实际微型燃气轮机用浮环轴承-悬臂转子系统进行临界转速、谐响应及不平衡响应等转子动力学仿真计算。通过与实验结果对比,验证了此物理计算模型的正确性,并证明了用此方法分析浮环轴承-悬臂转子转子动力学问题具有实际意义。     

汽轮机可倾瓦颤振引发低频振荡问题研究

建立流固耦合动力学仿真分析模型,对可倾轴承上出现的一种与油膜失稳很相似的低频不稳定振动问题进行研究。将可倾瓦块视为可以沿着支点上下移动以及绕着支点摆动的两自由度系统。采用有限差分法求解Reynolds方程得到油膜厚度动态变化情况下瓦块间隙内油膜压力分布,将其合力和合力矩反作用到瓦块上改变瓦块运动。仿真结果得到了试验证实。研究表明,在一定情况下瓦块颤振会引发低频不稳定振动。分析了瓦块间隙、转速等因素对瓦块颤振的影响,比较了瓦块颤振与油膜失稳之间的差别。     

喷管内临界泡状流计算分析

基于均质混合流模型,引入Rayleigh-Plesset方程考虑气泡动力学作用,采用拉格朗日有限体积法,进行喷管内非稳态泡状流计算。分析临界泡状流的特性,并把流场计算结果与相关实验数据对比,吻合较好。将不同边界条件下的临界泡状流计算结果进行对比分析,得到了入口含气率、压力及初始气泡半径对临界泡状流动的影响。结果表明:临界入口速度随着入口含气率的增大而减小,而随入口压力、初始气泡半径的增大而增大。     

大扰动对轴承油膜边界影响的计算分析

应用有限元法建立了轴承油膜压力求解模型,提出利用压力对称性和负值充零法确定动态油膜边界.在稳态工况下该模型与传统模型结果一致.在非稳态工况下,轴承油膜区域与传统模型有很大差别,这种差别随着振动和偏心的加大而加剧.此时动态模型计算结果与传统模型有较大差异,必须引起重视.     

基于传输方程空化模型的定常自然空化流场数值计算

采用基于传输方程的空化模型，应用自主开发的软件对水翼和水下回转体定常自然空化流场进行了数值计算。采用基于压力修正和多块结构化网格的有限体积方法数值求解Favre平均的NS方程，运用k-ε两方程加壁函数的湍流模式封闭雷诺应力。计算结果与已有实验结果符合较好。     

油藏数值模拟中的网格技术应用概述

概述了国内外油藏数值模拟的网格技术进展,介绍了结构化网格中的混合网格、快速自适应组合网格和非结构化网格中的角点几何网格、PEBI和CVFE网格、三角网格、Voronoi网格以及无网格方法。给出了它们的思路、适应范围以及优缺点。指出一个好的网格技术既要尽可能使模型的求解简单,又要尽可能全面、准确地模拟油藏静态和动态特征。同时,对未来的网格技术进行了展望,提出了应采用灵活的网格以及解决网格取向效应和网格细化的与计算稳定性、准确性、复杂程度和效率之间的矛盾以精确模拟我国的复杂油藏。     

多曲率椭圆轴承对转子系统动态特性影响研究

多曲率椭圆轴承的下瓦由多个曲率不同的部分组成,具有承载能力强、稳定性高等特点,多应用于兆瓦级发电机系统中。针对描述多曲率椭圆轴承的雷诺方程具有不连续性的特点,在不连续区域使用有限体积法,在其他区域利用有限差分法,由此建立整个求解域内的差分方程。利用此数值模型得到多曲率椭圆轴承的油膜刚度和油膜阻尼随各几何参数的变化规律;针对某660 MW发电机转子系统进行优化设计,给出可行域内油膜参数的最优值以及对应的轴承几何参数,并进行数值验证,为多曲率椭圆轴承-转子系统的研究及工程设计提供理论支持。     

透平膨胀机中气体动压止推轴承双层鼓泡箔片的结构改进

基于有限差分法和Newton-Raphson迭代法求解止推轴承间隙的润滑气膜压力,根据气膜压力分布特征对常规型双层鼓泡箔片的鼓泡分布进行改进,并采用有限元法求解支承结构各层箔片的弹性变形和应力分布情况.结果表明,随着支承结构轴向均匀柔性系数的增大,气膜压力不断减小,平台区压力分布的均匀性不断增强.平箔片相比于鼓泡箔片具...