非定常短轴承油膜力公式的变分修正

本文采用了变分方法对非定常短轴承的油膜压力分布公式进行了修正，既保留了短轴承公式的简洁形式，又使其适用于大长径比轴承。得出了具有足够精度、适合轴颈大扰动情况下的有限长圆柱轴承非定常油膜力的解析公式。与差分充零算法相比，短轴承公式的结果在轴承长径比为0．6时，误差已经超过百分之二百，而本方法计算结果的误差小于百分之五。因此采用本方法既提高了短轴承油膜力公式的计算精度，又保持了油膜力公式的简洁形式，不失为进行转子-轴承系统非线性动力分析的一种有效方法。     

可倾瓦径向滑动轴承支承的转子系统瞬态响应计算

研究了可倾瓦径向滑动轴承支承的转子系统瞬态响应的计算方法,提出了可倾瓦径向滑动轴承非线性滑膜力计算的数据库方法,将可倾瓦与轴颈的结构和运动参数归结到三个参数中,建立了起可倾瓦的非线性油膜力数据库,通过精确插值到每一运动参数组合下轴承提代的油力和轴瓦上所受的油膜力矩。     

可倾瓦径向滑动轴承完整动特性系数的分析模型

基于可倾瓦径向滑动轴承瓦块的扰动特性,提出了计算轴承完整动力系数的数学解析模型。在由单块瓦和轴颈构成的子系统上建立局部动坐标参考系,全局广义位移向量可以通过简练的步骤转换为局部动坐标系下轴颈的位移向量,利用求解固定瓦轴承动力特性的方法求得的局部动坐标系下的油膜力又可以精确地转换为全局坐标系下的表达形式,全局坐标系下的油膜力向量关于广义位移和广义速度的Jocabian矩阵形成轴承的完整动力特性系数;利用Newton-Raphson方法同时求解瓦块和轴颈在给定的静态载荷下的平衡位置,其中所需用到的系数矩阵恰好为轴承油膜力关于广义位移的Jocabian矩阵的负值,在得到平衡位置的同时可以获得轴承完整的刚度和阻尼矩阵。数值算例证明了此方法的有效性。     

考虑进油压力的滑动轴承非线性油膜力数据库

通过对ReyTlolds方程的非线性变换，提出了考虑进油压力边界条件时径向滑动轴承非线性油膜力数据库的建库方法，扩展了油膜力数据库计算方法的应用，通过引入2个有限数据域的新变量对转子轴心速度项和进油压力边界条件进行有限化处理，得到了更符合实际工况的连续性油膜力数据库及计算模型，同有限元法对比分析了非线性油膜力数据库的适用性．结果表明，非线性油膜力数据库模型的精度较高，所建立的非线性油膜力计算模型可用于对转子系统瞬态运动进行简便和快捷的分析．     

滑动轴承非线性油膜力的神经网络模型

在已有的滑动轴承非线性油膜力数据库基础上 ,将轴承的位置和速度参数加以综合 ,利用变量状态空间变换将分段的油膜力数据转换成连续的数据空间 ,建立非线性油膜力连续型数据库和相应的网络模型 .以圆轴承 -转子系统为例 ,分别采用有限差分法、数据库法和 BP网络模型计算了轴承系统的非线性油膜力和轴心轨迹 .结果表明 ,网络模型计算结果与基于数值方法的结果较为吻合 ,可以显著地提高轴承系统的计算效率     

复杂非线性转子—轴承系统动力特性数值分析

研究非线性高维复杂转子－轴承系统的动力特性。针对系统的局部非线性特征,给出了一种降阶及配套动力积分方法。降阶系统仍保持局部非线性特征,非线性响应数值积分所需的迭代只需在局部非线性的维数上执行。对于油膜力无封闭解的实际轴承,采用变分不等方程有限元法求解Reynolds边值问题,使得油膜力及其Jacobian矩阵的计算变得非常简单明了且与具有协调一致的精度。应用上述方法计算分析了一双跨、椭圆轴承－转子系统的不平衡响应,数值结果展现了系统丰富复杂的非线性现象。     

一种滑动轴承非线性油膜力变分近似计算方法

基于变分原理，在π油膜假设条件下，利用无限长轴承的压力解，给出了滑动轴承非线性油膜力的近似表达式同时在实际轴承参数条件下，对比分析了计算结果及数值解，发现该计算结果具有较高精度．     

计及轴颈倾斜的径向滑动轴承湍流润滑分析

分析了轴颈倾斜状态下，径向滑动轴承的湍流润滑性能. 基于轴颈倾斜的统一Reynolds方程和能量方程，应用有限差分法求解了不同轴颈倾斜方位角、轴颈倾斜度、偏心率和平均雷诺数下的径向滑动轴承湍流润滑性能. 结果表明:轴颈倾斜方位角α=0°时，随着轴颈倾斜度的增大，轴承油膜的压力峰向轴承一端移动，轴承一端的轴向油膜温度梯度增大；α=90°时，随着轴颈倾斜度的增大，轴承油膜压力逐渐出现双峰分布，且向轴承两端移动，轴承两端的轴向温度梯度也不断增大. 在相同轴颈倾斜度增量下，轴承最大油膜压力、最高油膜温度、承载力和稳定工作力矩的增量随轴承中央截面偏心率的增大而增大. 相同轴颈倾斜度增量下，轴承最大油膜压力增量、最高油膜温度增量、承载力增量、摩擦系数减量和稳定工作力矩增量随平均雷诺数的增大而增大. 可见，径向滑动轴承湍流润滑分析中有必要考虑轴颈倾斜因素的影响.      

径向轴承启动过程瞬态热效应的研究

联立求解广义雷诺方程、油膜瞬态三维能量方程、轴瓦瞬态三维固体热传导方程及轴颈的运动方程，并考虑粘度和密度随温度及压力的变化，在油膜与轴瓦界面使用热流连续性边界条件，确定了在承受稳态载荷时圆轴承在启动过程中的温度变化情况．介绍了一种有效的用于求解轴承瞬态性能的改进Newton—Raphson算法．结果表明：整个系统达到热平衡的时间与启动加速度的大小无关；启动加速度越高，温度升高越快；在启动过程中，油膜最高温度出现的位置沿膜厚方向而变化．同有关试验结果的对比证实所建模型和所用算法正确可行．     

汽轮机转子在气流力和油膜力作用下的非线性动力学特性

为了分析转子在油膜力和气流激振力共同作用下的非线性振动特性，本文以短轴承支撑的不平衡刚性对称Jeffcott转子系统为研究对象，首先分析转子在非稳态油膜力作用下的振动特性，然后分析转子在油膜力和气流激振力共同作用下的非线性振动特性。采用数值模拟的方法研究了系统的分岔和混沌特性，计算结果表明，考虑气流激振力和油膜力共同作用下的转子系统与仅考虑油膜力的转子系统相比，在相对进气速度v=30m／s时，随着无量纲转速ω的增加。二者都出现了周期运动和混沌运动多次交替出现的复杂运动特性，但是前者首次出现倍周期分岔和混沌运动时的转运提前，在定转速情况下，随着v的增大，系统最终在经历周期运动之后进入混沌运动，而且圆盘中心的最大振幅随着v的增大而增大。     

有限长轴承非稳态油膜力自由-移动边界问题的有限条解法

讨论了不可压缩流体润滑的动载径向滑动轴承油膜压力分布的自由移动边界问题的有限条解法．将自由边界问题转化为全域(矩形域)的具有不等式约束的微分方程的边值问题，进一步化为具有不等式约束的泛函极值问题。借助有限条法在矩形域上离散这个泛函，得到了一个特殊的二次泛函的规化问题。通过变量平移变换，使其化为标准的二次规划问题。然后借助于牛顿非光滑算法，迭代求解非线性的互补方程。给出了有限长轴承真实的油膜应力分布。对于所求解方程的系数矩阵的高度稀疏性。给出了紧缩存储算法。节省了存储空间和减少了计算量。算例表明该方法是有效的。     

基于Reynolds边界的滑动轴承动力学系数的计算及应用

运用有限元方法,在不需要额外求解Reynolds方程的情况下,求解了具有Reynolds边值条件的流体润滑问题,使得同时完成动力积分过程中非线性油膜力及影响Floquet乘子求解的油膜力Jacobian矩阵的计算成为可能;运用打靶法及预估-校正和打靶法相结合的延续算法考察了轴承-转子系统的非线性不平衡响应及其随轴承设计参数改变而出现的分岔现象,实现了计算量的有效减少。     

有限长滑动轴承非线性油膜力的近似解法

本文中提出了一种求解有限长径向滑动轴承非线性油膜力的近似解析方法.在滑动轴承-转子系统非线性动力行为分析中,油膜力计算模型通常采用"π"油膜假设,但是,实际工况中油膜的存在区域并非是"π"区域,运行时油膜中出现气穴,破裂成条纹状(即具有Reynolds边界条件).本文中的近似解析方法采用Reynolds边界条件,基于变分原理,运用分离变量法求解油膜的压力分布,其中油膜压力的周向分离函数通过无限长轴承的油膜压力分布获得,油膜的破裂终止位置角通过连续条件确定,轴向分离函数运用变分原理并结合周向函数求得.计算结果表明:本文中提出的方法和有限元方法的结果吻合得很好.在此基础上,分析了一些轴承参数对油膜压力分布的影响.     

滑动轴承油膜力Jacobi矩阵的一种快速算法

基于变分不等方程理论,把滑动轴承油膜力及其Jacobi矩阵的求解转换为求解一组三对角矩阵代数方程,采用一种修正的追赶法同步快速求解。同时将系数矩阵分解为轴颈运动相关量和常矩阵乘积叠加的形式,常矩阵一次求得反复调用,大大减少冗余运算。算例表明,采用本文算法,结果精度得到保证,运算时间大幅减少,能很好地揭示滑动轴承-转子系统的非线性动力特性。     

考虑温粘热效应的多瓦轴承模型及其应用

构筑了轴向解析、周向有限元压力分布的一维变粘度场有限宽轴承模型。在绝热边界条件下,忽略泊肃叶流项对速度的影响,不考虑温度轴向变化并沿油膜厚度方向积分,三维能量方程可降阶为平均温度场只沿周向分布的一维形式,结合滑动轴承非线性油膜力的一维直接解法,能量方程与雷诺方程可分别求解,既考虑了温粘效应对滑动轴承非线性动力学性能的影响,又提供了无需迭代直接确定油膜破裂边界和求解非线性油膜力的快速新方法。作为应用,针对进油槽位于水平两侧的椭圆瓦轴承进行了动力润滑热效应分析,与工程数据比较,计算结果吻合,证明该模型合理,适用于工程上多瓦轴承的分析计算。     

Thermal problems of multilobe journal bearing tribosystem

Oil film temperature distribution is a key factor in the solution of thermal problems in journal bearings. It allows to find the maximum oil film temperature, thermal distortions of bearing structure and heat flow to and from bearing. The paper describes the results of theoretical investigations into the basic factors in the solution of thermal problems, i.e. the oil film temperature distribution and maximum oil film temperature. The 4-lobe journal bearing operating at laminar oil film as well as in aligned conditions of journal and bush axis was considered. The oil film temperature distribution and maximum oil film temperature have been obtained from the numerical solution of bearing geometry, Reynolds, energy and viscosity equations. The results obtained and the applied code of computation lead to the solution of thermal problems of bearing operation.     

Fully nonlinear modeling of radiated waves generated by floating flared structures

The nonlinear radiated waves generated by a structure in forced motion, are simulated numerically based on the potential theory. A fully nonlinear numerical model is developed by using a higher-order boundary element method （HOBEM）. In this model, the instantaneous body position and the transient free surface are updated at each time step. A Lagrangian technique is employed as the time marching scheme on the free surface. The mesh regridding and interpolation methods are adopted to deal with the possible numerical instability. Several auxiliary functions are proposed to calculate the wave loads indirectly, instead of directly predicting the temporal derivative of the velocity potential. Numerical experiments are carried out to simulate the heave motions of a submerged sphere in infinite water depth, the heave and pitch motions of a truncated flared cylinder in finite depth. The results are verified against the published numerical results to ensure the effectiveness of the proposed model. Moreover, a series of higher harmonic waves and force components are obtained by the Fourier transformation to investigate the nonlinear effect of oscillation frequency. The difference among fully nonlinear, body-nonlinear and linear results is analyzed. It is found that the nonlinearity due to free surface and body surface has significant influences on the numerical results of the radiated waves and forces.