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.     

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。     

用瑞利-李兹法求解瞬时非稳态滑动轴承油膜力的新算法

提出了一个利用瑞利一李兹方法求解Reynolds边界条件下非稳态滑动轴承油膜力的近似算法,充分利用油膜力分布的特性,用双曲余弦函数来表示油膜力的轴向压力分布,而用多项式函数插值法来求解油膜力的周向压力分布,并同时计算出油膜力的破裂边界。算例表明本算法达到了相当高的精度,可用于转子系统的非线性数值分析,能大大降低数值求解瞬态油膜力的计算时间。     

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.      

变阶梯结构自适应径向滑动轴承的研究

分析了变阶梯结构自适应径向滑动轴承膜压力的形成机理,并建立了二段油膜形耦合变形阶梯结构的流量控制方程,采用有限差分法交叉循环迭代求解了油压力的雷诺方程和变阶梯结构的流量控制方程,比较了设计参数对这咎径向滑动轴承的最小油膜厚度、压力分布、承载能力、摩擦阻力等性能和温升的影响,研究结果表明;合理地选择设计参数可以使得这种滑动轴承具有较好的润滑性能和承载特性。     

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．     

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提出了将杂交边界点法和双重互易法结合求解势问题的一种新的算法. 将势问题的解分为通解和特解两部分，通解使用 杂交边界点方法求解，特解则利用局部径向基函数近似. 该方法输入数据只是求解域上离散 的点，不需要额外的方程来计算域内物理量，后处理十分简便. 数值算例表明了该方法的稳 定性和有效性.     

基于Poincare变换的滑动轴承非线性油膜力数据库方法

运用状态空间Poincare变换使径向滑动轴承动力系统的部分状态变量由无限区间变换到有限区间,在经过变换的状态空间中求解Reynolds方程,建立了径向滑动轴承非线性油膜力数据库及相应的插值拟合程序,实现了非线性油膜力的快速准确获得。通过滑动轴承,转子系统运动瞬态分析和Poincare映射方法验证了数据库及拟合程序的精度。     

不同设计参数下螺旋槽径向液体润滑轴承油膜稳定性的比较计算

采用Ｇａｌｅｒｋｉｎ有限元法求解油膜压力的雷诺方程和扰动压力的摄动方程,并分析了螺旋槽径向液体润滑轴承的动态性能。采用逐步修正的迭代法实现正压力区和油膜破裂区交界处的雷诺边界条件。在不同参数下比较了螺旋槽轴承油膜不产生涡动的转轴临界质量Ｍｃ,并进行了参数的比较计算,发现合理地选择参数可以得到良好的油膜稳定性,甚至可达到绝对稳定。     

有限长圆柱轴承非稳态油膜力的级数解法

本文用分离变量法求解雷诺方程，在π油膜的假设下，求得雷诺方程应满足的特征值与用傅立叶级数表达的特征函数，进而求得有限长轴的非特急油膜力解析表达式。为分析轴承转子系统的非线性动力特性提供了帮助。     

基于润滑特性仿真的燃油泵滑动轴承优化设计

磨损加剧是低介质黏度和自冷却结构燃油泵滑动轴承主要失效机制,为提高轴承使用寿命,论文提出了一种基于滑动轴承润滑特性分布规律的轴承优化设计方法.首先基于油膜动压润滑流动的Reynolds方程和等效黏度润滑流动模型,以绝热流动为假设简化滑动轴承内部流动的能量方程,构建一种联合Reynolds方程和绝热流动能量积分方程的燃油泵滑动轴承热流润滑模型.其次采用CFD数值模拟和有限差分法相结合的混合仿真方法,分别对不同间隙比、偏心率、宽径比条件下的滑动轴承的润滑特性进行了仿真,最后采用基于遗传算法的间接法优化方法进行滑动轴承结构优化设计.研究结果表明:优化后的轴承偏心率为0.822 4,宽径比为1.2,油膜厚度为2.7μm,平均温升为36℃,滑动轴承油膜承载力试验测试值与仿真计算值间的误差最大不超过5%,表明轴承能够很好地承受燃油泵的径向力载荷,从而保证轴承与轴瓦不发生摩擦接触并具有良好的润滑性能.     

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。     

弹性动力学的双互易杂交边界点法

将双互易法同杂交边界点法相结合,提出了求解弹性动力问题的新型数值方法------双互易杂交边界点方法. 该算法在求解弹性动力问题时,将控制方程非齐次项的域内积分转化为边界积分. 该方法将问题的解分为通解和特解两部分,通解使用杂交边界点法求得,特解则使用局部径向基函数插值得到,从而实现了使用静力问题的基本解来求解动力问题. 计算时仅仅需要边界上离散点的信息,无论积分还是插值都不需要网格,域内节点仅用来插值非齐次项,因此该算法仍是一种边界类型的无网格方法. 数值算例表明,该方法后处理简单,计算精度高,适合于求解弹性动力问题.      

螺旋槽干气密封微尺度流动场的近似计算及其参数优化

应用PH线性化方法、迭代法,近似求解了螺旋槽内稳态微尺度流动场的非线性雷诺方程,求得了气体动压和速度分布的解析解。继而利用多目标优化方法构建了气膜刚度与泄漏量之比的协调函数,并对该目标函数进行了近似求解,获得了最佳的螺旋槽几何参数值。     

圆锥滚子轴承润滑与动力学耦合研究

为准确分析圆锥滚子轴承润滑和动力学耦合性能,建立了基于油膜刚度与阻尼的圆锥滚子轴承动力学耦合方程,并对方程进行了验证和数值求解. 数值结果表明:与不考虑润滑相比,考虑润滑后轴承内圈轴向运动更加稳定,轴向位移变小;在不同的滚子端面球半径和挡边倾角下,润滑效应能够使内圈径向振动加速度级减小1.71到2.07 dB;同时滚子个数的增加会使轴承内圈滚道和内圈挡边的平均最小油膜厚度分别增加7.97%和4.43%.      

不同压力角下自由端面对渐开线直齿轮弹流润滑性能的影响

区别于基于半空间理论的传统直齿轮弹流润滑模型,本文基于有限长空间解建立考虑轮齿自由端面影响的渐开线直齿轮有限长弹流润滑模型. 采用叠加法构造自由端面,矩阵法和半解析法求解自由端面的影响,快速傅里叶变换算法加速齿面弹性变形计算;采用统一Reynolds方程法求解油膜压力和油膜厚度. 以啮合节点为特征位置,分析比较不同压力角下自由端面对直齿轮弹流润滑的影响. 结果表明:与半空间模型比较,考虑自由端面后端面峰值压力降低,压力分布更均匀,最小油膜厚度增大;增大轮齿压力角,节点压力水平减小,油膜厚度增大;当压力角不同时,自由端面对齿轮弹流润滑压力峰值的影响基本相当,对最小膜厚的影响较大.      

环扇形悬臂板的弯曲问题

本文对受有边界集中载荷的环形悬臂板提出了一个解析解。求解的方法是采用曲线坐标变换,两次求解相应的调和方程,推导出解的一般形式。然后利用边界条件确定通解中的待定常数。本文的方法完全通用于求解环扇形板任意边界条件下的弯曲问题。文中给出了数字实例。其理论结果与激光散斑法求得的实验值是一致的。     

光弹性分析中主应力分离的新方法

本文利用极坐标形式双调和方程通解得到应力第一不变量函数,结合光弹性实验等差线,用边界配置法求得满足求解对象边界条件的主应力和函数。于是由本文方法得到的主应力和函数和光弹性中的等差线,可求得物体内部各点的主应力值。     

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。     

地震纵波作用下弧形沉积渠道的动态响应

借助Biot多孔介质波动理论,采用多极坐标和复变函数方法,对弧形沉积渠道在入射地震纵波作用下的动态响应问题进行了研究.首先利用复变函数求解半空间多孔介质和弧形沉积渠道中满足Helmholtz方程的复势函数在极坐标下的通解;然后在复平面极坐标下把半空间多孔介质和弧形沉积渠道中的应力、位移和孔压用各自的势函数通解表示出来,并构建两个半径不等的大圆弧分别表示半空间直边界和沉积渠道结构直边界,随后利用两个大圆弧边界条件、半空间多孔介质和沉积渠道结构的交界面的连续条件及透水条件列出一组方程组,并对其联立求解得出未知系数值,从而求出两种介质中的势函数的特解;最后用所求的势函数特解求解并讨论了半空间多孔介质与沉积渠道交界处动应力集中系数和孔压集中系数在不同的参数条件下的分布及规律.