水润滑轴承具有环保节能、成本低和可持续发展等优点,它可用于某些特殊场合如船舶设备上。本文以船用推进器结构中的水润滑静压轴承为研究对象,对水静压轴承结构进行设计,基于CFD分析软件FLUENT模拟分析不同工况和轴承参数下水膜的承载特性及优化轴承结构参数,并研究空化效应对水膜承载性能的影响,最后分析不同衬层材料在水膜力作用下轴承结构的润滑特性。论文研究内容如下:首先,阐述了水润滑静压轴承的工作原理及相关的润滑理论,计算分析轴承间隙处水膜的流动状态。对船舶环推结构中静压轴承进行结构参数设计,基于ANSYS ICEM详细探讨轴承间隙处水膜网格划分方法及FLUENT模拟求解过程的设置,为进一步求解水膜承载特性奠定基础。其次,求出不同工况与结构参数对轴承水膜承载性能的影响。分析不同偏心率、供水压力、半径间隙、主轴转速对水膜压力分布和承载能力的影响。得出在偏心率、供水压力和主轴转速较大与半径间隙较小时,水膜的承载能力都会不同程度地增加,并得出最佳的轴承设计间隙为h₀=0.16mm。通过合理设计导水槽形状结构并进行仿真求解,发现沟槽结构的存在降低水膜的承载能力,但沟槽的半径尺寸的增大对水膜承载力降低的幅度不大,最终设计半径为r=30m m的轴向圆形导水槽。接着,建立静压轴承水膜气液两相流模型,分析空化效应对水膜承载特性的影响及提出降低空蚀影响轴承的方法。考虑空化效应后,水膜整体压强分布变化不大,主要区别是负压区所有低于空化压强都变为-97785Pa,水膜的承载力略高于不考虑空化效应的承载力。导水槽结构的存在把空化区分割为多块不连续的长条形区域,明显降低空化集中作用。空化现象只在负压区出现,且空化区域会产生大量水蒸气。最后,通过建立水膜和轴承结构的流固耦合模型,分析水膜对不同衬层材料轴承结构润滑特性的影响。发现材料的弹性模量越大,轴承的弹性变形量越小。丁腈橡胶、超高分子聚乙烯及赛龙的弹性模量比碳化钨小很多,在水膜作用力下的变形量比碳化钨大很多。四种不同的轴承衬层材料力学性能不同,其中碳化钨的轴承变形量和最大应力都比丁腈橡胶、超高分子聚乙烯和赛龙三种材料好。