水轮发电机推力轴承的广义热弹性流体动力润滑性能分析

本文以二维雷诺方程、能量方程、三维热传导和三维热弹位移边界积分方程为基础,用边界元法求解油膜压力、瓦体温度场和瓦面热弹位移,编制了一个较完善的热弹性流体动力分析软件.利用这一软件,计算了托盘支承双层水冷可倾瓦轴承的热弹性流体动力性能,研究了载荷、转速、隔热层或热阻、水冷瓦、油池温度和托盘变形等因素对轴承性能的影响.结果指出,重载时轴瓦的热弹变形将导致工作条件恶化,接触热阻或隔热层对于改善瓦的变形是有利的,水冷瓦可以降低瓦温并改善瓦的变形,油池温度对各项性能有较大影响,托盘变形的影响很小.     

螺线轴承的流体动力特性

本文采用边界元方法,对各种偏心率下螺线轴承的流体动力特性、流场和摩擦损耗进行了分析.得到了螺线轴承中轴颈表面、轴承表面的压力随偏心率的变化而变化的规律.     

双浮环轴承与单浮环轴承流体动力特性的比较

采用简捷有效的边界元方法对双浮环轴承的流体动力特性进行分析，并把双浮环轴承与单浮环轴承的工作效率及承载能力进行了比较．所得结果为设计高效轴承提供了理论依据，具有实际应用价值。     

高速重载工况下静压推力轴承的热特性表征

在高速重载工况下静压推力轴承由于强剪切和强挤压联合作用,油膜发热量大,温升高且分布不均,会产生热变形。不同工况下静压推力轴承对流换热不同,进一步导致工作台和底座热变形不均匀。为表征其热特性,提出等面积分割法,通过区域计算不同工况下静压推力轴承对流换热系数。运用软件ANSYS Workbench对工作台和底座温度分布及热变形进行仿真,得到工作台热变形分布及载荷和转速对轴承的影响,搭建实验台并进行验证。结果表明:承载0～8 t时,随载荷增大和转速减小,变形量逐渐增大。承载8～24 t时,随载荷增大和转速减小,变形量逐渐减小。承载24～32 t时,旋转工作台为Z向负变形,且最大变形在工作台边缘处,底座最大变形集中在底座最下面肋板部分。底座变形比旋转工作台变形小。承载16～30 t时静压推力轴承变形较小,最优承载在16～30 t之间。建议通过优化其内部结构或增强散热进一步提高抗热变形性能。     

动载轴承的非稳态热流体动力润滑分析

为了考察热效应对动载轴承润滑性能的影响,建立了动载轴承热流体动力润滑分析的数学模型,联立求解了广义雷诺方程、能量方程、固体热传导方程以及载荷平衡方程,得出了动载轴承的油膜压力分布、油膜温度场分布、轴心轨迹、流量和功耗。在求解过程中针对油膜和轴瓦温度场的时变性的不同,提出对它们分别进行非稳态和准稳态数值求解的方法。另外还采用了不同的温度边界条件进行计算。结果表明：在动载荷作用下,轴承的油膜压力、温度场、轴心轨迹、流量和功耗也随时间作相应的变化,不同的温度边界条件对计算结果有着显著的影响     

双错位浮环轴承流体动力特性研究

本文采用简捷有效的边界元方法研究了双错位浮环轴承油膜的流体动力特性,计算并给出了轴颈表面和浮环的内表面的压力在不同偏心率下变化的规律曲线比较图,以及浮环外表面压力在不同偏心率下变化规律比较图,另外还给出了润滑剂的流场及轴承表面的压力变化规律．     

电磁推力轴承的力学特性研究

文中讨论了计入推力盘静态倾斜影响后的电磁推力轴承的力学特性,导出了其静、动特性的系数公式,并结合某涡轮膨胀机的电磁推力轴承进行了实例计算．结果表明,推力盘的静态倾斜对电磁推力轴承的力学特性将产生显著影响,使得电磁推力轴承对系统中的电磁径向轴承产生强烈的耦合作用．该结果可用于五自由度电磁轴承转子系统的机电耦合的动力学分析．     

轴颈倾斜的径向轴承热弹性流体动力润滑分析

通过联立求解质量守恒的广义Reynolds方程、能量方程、固体热传导方程和固体变形方程,建立了轴颈倾斜的径向轴承三维热弹性流体动力润滑（TEHD）模型.在此基础上,深入研究了轴颈倾斜径向轴承的TEHD性能.结果表明,弹性变形和热变形都对轴颈倾斜径向轴承的性能具有显著影响.当只考虑弹性变形时,油膜厚度变化曲线出现了局部“凸”的形状,且最大油膜压力减小;当只考虑热变形时,油膜厚度变化曲线出现了局部“凹”的形状,且最小油膜厚度增大,但热变形对最大油膜压力的影响不大;当同时考虑弹性变形和热变形（即完整的TEHD模型）时,轴颈倾斜径向轴承的所有性能参数都发生了明显的变化,因此,对于重载高速的操作工况,有必要建立轴颈倾斜径向轴承的TEHD模型.     

具有推力矢量控制系统的导弹流体动力

采用数值模拟方法研究了带有摆动喷管的导弹水下发射时燃气流场与水流场的相互干扰,及其对导弹所受水动力和气动力的影响,计算彩燃气泡物理模型,通过水流场的气流场的耦合计算模拟整个流场的形态,对水流场采用势流理论,通过三维Hess-Smith方法进行求解,对燃气流场,以Euler方程为基本方程,采用无波动、无自由参数的耗散分格式（NND差分格式）进行求解,在燃气泡壁面,水流场和燃气流场通过速度条件和压力条件相互耦合,给出了不同时刻水流场和气流场的物理量分布,喷管摆动角与导弹力矩的关系,并对燃气泡的演变过程作了分析。     

大型轧机油膜轴承的三维热弹性流体动力润滑分析

对大型轧机油膜轴承的热弹性流体动力润滑特性及能量方程的求解方法进行了理论研究,利用有限差分法,通过联立求解Reynolds方程、、轴颈和锥、衬套的传热方程以及膜厚方程、润滑油的粘度和密度方程,对油膜轴承的热效应问题进行了数值求解.在求解过程中考虑了粘度和密度随压力和温度变化的情况,分析计算了不同工况下的刚性与弹性油膜温度分布情况.     

三叶错位轴承流体动力分析

采用边界元方法，研究了三叶错位轴承的稳定性，得到了三叶错位轴承的轴颈表面和轴承表面的压力随偏心率的变化而变化的规律．     

流体动压润滑推力轴承动特性的研究

文中讨论了推力和轴承动特性研究中的几个问题，首先给出单力瓦动特性系数的定义，接着利用坐标变换原理，提出推力轴承动特性系数的求解方法，最后给出一种加快计算速度的方法，从而使推力轴承动特性系数的计算既具有理论上的严谨性又不失实用性，对固定瓦推力轴承的动特性进行了研究，结果表明推力盘的静态倾斜对推力轴承的动特性产生显著的影响。文中的工作可以进一步推广至可倾瓦推力轴承动特性的研究，并可用于推力轴承－转子系     

弹簧支承式推力轴承的热弹流研究

本文对弹簧支承式推力轴承进行热弹流研究，联立求解广义雷诺方程、完整的三维能量方程、热传导方程、固体热弹变形方程和润滑油的温粘关系，计入了轴瓦热弹变形、弹簧压缩变形以及热效应的影响，提出了弹簧刚度等效的方法，研究各种参数变化对轴承性能的影响．计算结果表明，弹簧支承方式能降低最大油膜压力，使瓦面受载比较均匀，速度、载荷和进油温度变化对轴承性能有很大影响，对于弹簧支承方式，轴瓦的弹性变形大于热变形，热弹变形量达到甚至超过油膜厚度的数量级，变形的大小直接影响到轴承性能．     

多孔质石墨静压气体推力轴承静态特性

为了研究多孔质石墨静压气体推力轴承的静态特性,建立了相对应的理论计算模型.基于该模型分析了多孔质石墨密度、表面限制层、供气压力以及气体质量流量等因素对多孔质石墨静压气体推力轴承静态特性的影响.理论计算结果表明,轴承承载力与石墨密度成负相关、与供气压力成正相关,并在有表面限制层时较大;气体质量流量与石墨密度成负相关、与供气压力成正相关,并在有表面限制层时较大;轴承的刚度与石墨密度、供气压力成正相关,并在有表面限制层时较大.进一步设计实验台,绘制出多孔质石墨静压气体推力轴承的气膜厚度与承载力的静态特性曲线图.对比发现,实验结果与理论结果吻合较好,从而验证了数值计算方法的可靠性.     

基于有限元的塑料瓦推力轴承油膜特性分析

应用COMSOL Multiphysics对塑料瓦推力轴承建立有限元三维模型,在塑料瓦表面求解雷诺方程,得到塑料瓦表面的压力分布,以确定其弹性变形量,用于塑料瓦推力轴承油膜的特性分析.分析结果表明,载荷增大时油膜压力明显增大,并且油膜压力最大值向推力瓦出油区一侧移动,在推力瓦上产生较大变形;转速增加有利于形成流体动压润...     

推力轴承动力系统稳定性非线性分析及全局特性研究

用求解系统周期解分岔的庞加莱-牛顿-弗洛凯（Poincare-Newton-Floquet,PNF）法,对推力轴承的动力系统稳定性进行了研究。结合庞加莱（Poincare）映射与胞映射法的思想,提出了用于分析系统周期稳态解全局特性的数值计算方法-庞加莱胞映射法（Ponicare-Cell-Mappingn,PCM),并对推力轴承动力系统周期稳态解进行了全局特性的研究。结果表明,在推力轴承动力系统中存在着2次Hopf分岔,其系统参数u^-分别为1.54和3.26;当u^-值在两个分岔点之间时,系统仍然动力稳定的,当超过第2个分岔点后,系统的初值对系统的稳定性有很大影响,不同的初值会有不同的系统稳定性。     

推力轴承油膜刚度的三维热弹流动力润滑计算

在推力轴承油膜刚度二维热弹流动力润滑计算有限单元法基础上，进一步考虑了油膜温度沿油膜厚度方向的变化，进行了轴瓦的热传导计算，首次采用有限单元法进行了推力轴承的三维热弹流动力润滑计算，并提出了计算模型。计算结果与实测值比较有很高的精度，比过去的计算结果更加准确。     

双封油边斜——平面固定瓦推力轴承的最佳斜面比

对在斜－－平面扇形固定瓦推力轴承瓦面上在内、外径上同时设置封边时，基本参数斜面比对轴承性能的影响进行计算和分析，提出这种结构的最佳斜面比。     

推力轴承的边界元分析

目前边界元法还很少用于润滑问题的研究,原因在于雷诺方程的基本解很难求得.本文通过拟合推力轴承的油膜厚度,将雷诺方程转化为拉普拉斯方程的形式,用边界元法很快就得到了推力轴承的压力分布.计算结果表明,该方法的计算精度在实际工程中是能够被接受的.