基于CFD方法的滑动轴承动特性分析

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目前对滑动轴承研究大多是建立在求解雷诺方程基础上的。雷诺方程是根据流体动力润滑特点简化N-S方程得到的,在一定条件下对油膜流场有很好的描述。随着计算流体力学的发展以及计算机硬件水平的提高,对于滑动轴承的研究开始通过直接求解N-S方程完成,进而获得较高精度的计算结果。   本文应用CFD方法,通过FLUENT流体计算软件建立滑动轴承CFD单相流模型,分析了油膜压力场和速度场的分布。针对油膜负压区的实际情况,应用两相流理论建立CFD两相流计算模型,并将上述三种模型的计算结果和实验结果比较,同时分析了偏心率和转速对油膜有效载荷的影响。结果表明,三种模型求出的最大油膜压力基本相同,而载荷有所差别;考虑负压区内的油膜作用后,两相流模型求出的有效载荷与实验数据更加吻合;单、两相流模型求出的有效载荷以及二者之差都随着偏心率的增加而增大。油膜汽化比例随转速、偏心率和汽化压力的增大而增大,随进油压力的增大而减小。应用CFD动网格技术,计算了滑动轴承CFD单、两相流模型的动力特性系数,并与传统模型计算结果相比较,结果表明,本文单、两相流模型的动力特性系数与CFX模型的计算结果基本吻合,阻尼系数计算结果接近于传统模型,刚度系数略高于传统模型:刚度系数受模型精度影响较大,在大扰动量下的计算结果较为准确。在此基础上,计算分析了转速对轴承动力特性系数的影响,结果表明,动力特性系数随转速线性变化。
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