CFX和Fluent在径向滑动轴承润滑计算中的异同探讨

基于CFD(计算流体动力学)理论,以径向滑动轴承润滑性能计算为例,分析了ANSYS中CFD模块CFX与Fluent在轴承润滑计算结果的异同.为此,建立了润滑计算模型,并采用两种模块对比分析了不同偏心率、转速及长径比工况下滑动轴承的摩擦学性能.结果表明:两种模块轴承润滑性能计算结果总体趋势基本吻合,但相对Fluent,CFX计算得到较小的最大油膜压力、轴承承载力和较大的摩擦系数;两种模块在大偏心率、小转速及小长径比工况下的计算结果偏差较大.     

铁磁性流体自密封润滑滑动轴承特性的研究

建立了铁磁性流体自密封润滑滑动轴承静动特性的计算模型，用差分法对轴承的油膜压力方程、温度方程以及轴瓦导热方程进行了联立求解，计算和分析了该模型轴承在不同偏心率和不同长径比等工况下的静动特性。结果表明，在小偏心率和小长径比条件下，采用该模型轴承是可行的，轴承油膜温度比有端泄轴承的相应值高，轴承转速是影响油膜温度的主要因素。设计更加有效合理的密封形式是这种轴承发展和广泛应用的关键     

一种轴承润滑油新空化模型

对油膜轴承进行计算时,空化模型的选择是决定计算精度的重要因素之一。目前常用的润滑油空化模型一般基于实验得到的油膜压力分布而提出,该文结合油膜轴承润滑油空化的机理提出了一种新的基于空气溶解度的空化模型,使用该模型对某径向轴承进行计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)计算,在不同的偏心率下的计算结果均与实验值吻合,计算精度与Half-Sommerfeld空化边界条件相比有显著的提高,并且该模型具有很好的算法稳定性。     

深浅腔动静压轴承油膜特性

以用于某高精度数控车床主轴部件的深浅腔液体动静压轴承为研究对象,在对其进行理论建模与分析的基础上,采用计算流体力学软件对深浅腔动静压轴承油膜特性进行分析.分析不同的转速、供油压力、偏心率、油膜厚度和深腔夹角等因素对油膜承载力、进油孔流量和油膜温升的影响.结果表明:进油孔流量随主轴转速的增加先增大后减小,随主轴偏心率的增加逐渐减小;油膜温度随外部供油压力的增加逐渐减小且趋于平缓;油膜厚度在0.03mm左右时承载力和温升最合适;在深腔夹角为10°时,油膜的动压效果最明显,油膜承载能力最强.     

涡轮增压器织构化浮环轴承润滑数值模拟

为研究表面微织构对涡轮增压器浮环轴承在极端工况下润滑过程的影响,基于浮环轴承基本工作原理,以VT50半浮动轴承为研究对象,建立未织构、内织构和外织构3类浮环轴承内间隙三维润滑油膜模型,利用Fluent模拟获取润滑油速度及压力等信息。经研究获得以下结论：表面微凹腔的设置能够增强油膜承载能力,从而提高浮环轴承的工作平稳性,织构后最大平均油膜压力相对于未织构方案可提高1.92%;相对于外织构形式的动压作用,内织构形式通过挤压作用而在织构区域获得更高的油膜压力,前者油膜压力峰值可比后者高26.7%;在轴向润滑油出口区域附近设计微凹腔内织构是改善浮环轴承润滑性能的有效措施,可以防止轴承倾斜失效。     

重载条件下油膜轴承弹流问题的数值分析

油膜轴承以其特有的重载负荷特性广泛应用于大型板带材轧机,其润滑特征为典型的弹性流体动力润滑,通过对油膜轴承在不同工况下的刚性与弹性油膜承载能力、油膜压力、油膜厚度的计算对比,可以计算出轴承在不同偏心率时承受的实际轧制力和膜厚分布,同时讨论了影响油膜承载特性的相关因素之间的一些关系.     

油膜轴承瞬态非线性油膜力的力学建模及其表达式

讨论了油膜轴承瞬态非线性油膜力的力学模型、数学表达式及其基本性质.指出建模中考虑油膜自由边界瞬态性的重要性;对短轴承论证了"动态π油膜"模型;对有限长轴承,提出了用变分法决定油膜瞬态自由边界位置;提出了非线性油膜力一般表达式,它由3个函数组成"瞬态刚度矩阵\\"和"瞬态阻尼矩阵\\";导出了这3个函数的一般表达式;证明了瞬态阻尼矩阵的正定对称性,表明非线性油膜力具有正阻尼特性.具体讨论了两类油膜轴承的油膜力解案.一是圆柱短轴承油膜力精确解;二是采用变分方法对有限长椭圆轴承获得油膜力的高精度近似公式.通过实例,证实了变分方法的高效性.     

基于FLUENT的插齿机主轴液压轴承静态特性研究

利用基于有限体积法的计算流体力学软件FLUENT对插齿机主轴液压轴承的流场进行三维数值仿真,计算出轴承的动静态承载能力、流量、油膜刚度,分析并得出了相关轴承结构参数对液压轴承静态特性的影响规律．结果表明：当主轴静止时,随着偏心率的增大,承载能力随之增大,静态刚度逐渐减小;低速旋转时,承载能力和刚度均随着偏心率的增大而增大;当主轴在高转速大偏心率时,存在动压效应,并且动压效应对承载能力的影响不可忽略．分析结果可以为静压轴承的设计和优化提供新的计算方法和参考依据．     

不平衡弹性转子系统非线性油膜失稳分析

从一个由三个函数确定的非稳态油膜力的非线性模型出发,以短轴承支撑的弹性转子系统作为研究对象,采用短轴承油膜力的解析表达式和数值模拟的方法研究了系统的分岔和混沌特性。     

微织构对径向滑动轴承承载能力的影响机理

为了揭示表面微织构对径向滑动轴承承载能力的影响规律及机理,以指导滑动轴承微织构的优化设计,在考虑空化效应和紊流影响的前提下,采用基于N-S方程的CFD技术建立了三维织构化滑动轴承的仿真分析模型,分析了微织构分布位置、形状和尺寸对轴承承载能力的影响,并从微织构对油膜压力的影响这一层面,探讨了微织构对滑动轴承承载能力的影响机理.分析表明:微织构的存在一方面具有增加油膜厚度、降低织构区油膜压力的负面作用,另一方面也具有推迟油膜破裂、扩大油膜承载区的积极作用,这两方面的共同作用形成了微织构对滑动轴承承载能力的影响机制;微织构对轴承承载能力的双重作用,导致只有在轴承主要承载区附近布置微织构方可提升承载能力,且当微织构布置于有利于提升滑动轴承性能的位置时,存在一个最优的织构轴向分布率、密度、宽度和深度,使得滑动轴承的承载能力最大.     

轧机动压油膜轴承润滑油量的计算

为了研究轧机动压油膜轴承润滑油量的各种计算方法的准确性,给钢铁企业轧机油膜轴承润滑系统的设计提供理论参考。给出了油膜轴承润滑油量的相关理论计算方法和经验公式,分析了影响油膜轴承润滑油量的具体因素,并且结合实例对给出的计算方法进行了对比分析。计算结果表明：采用经验计算方法如根据轴承热平衡方程求润滑油量和根据轴承相对间隙及偏心率求润滑油量、数值计算方法以及理论计算方法的计算结果较为接近,能够满足生产要求;而根据生产中常用简化公式的经验计算方法所得结果精度较低。     

混合流润滑条件下的水润滑橡胶轴承的润滑特性

针对水润滑橡胶轴承在混合流态下的润滑问题,基于层流、湍流经典润滑理论建立了水润滑橡胶轴承混合流态下的润滑方程,采用有限差分法分析了混合流润滑下的雷诺数、水膜厚度、衬层变形及水膜压力随偏心率、转速和长径比的变化规律,并将层流、湍流和混合流3种润滑流态下计算得到的润滑特性进行了对比分析。结果表明:混合流润滑方程比层流和湍流润滑方程更适合水润滑橡胶轴承的实际运行工况,混合流润滑下的水膜厚度、衬层变形和水膜压力的取值范围均处在层流润滑和湍流润滑之间;在混合流润滑下,雷诺数在承压区随偏心率的增大而减小,同时随转速的增加而增大;水膜厚度随偏心率的增大而减小,随转速和长径比的增大而增大;偏心率对最大衬层变形的影响最大,转速的影响次之,长径比的影响最小;水膜压力在承压区随着偏心率、转速和长径比的增加均增大。此研究可为准确分析水润滑橡胶轴承实际运行工况下的润滑特性提供参考,也可为计算流体动力学(CFD)仿真水润滑轴承润滑机理的研究提供依据。     

挤压油膜阻尼器油膜压力的1种实用计算方法

针对挤压油膜阻尼器(SFD)长轴承模型,根据含有流体惯性项的Navier-Stokes(N-S)方程,通过建立油膜惯性速度分布模型,提出了1种工程上实用的油膜压力计算方法,即解析法与数值计算相结合的方法,给出了油膜压力和作用力的表达式.     

轴系倾斜下可倾瓦推力轴承静动特性分析

针对船舶可倾瓦推力轴承在实际运行过程中存在的轴系倾斜问题,建立倾斜状态下可倾瓦推力轴承热弹流体动压润滑计算模型,研究倾斜状态对可倾瓦推力轴承静动特性的影响。提出了以倾斜角和轴线投影角两个参数来表征倾斜状态的数学模型;联合热弹流体动压润滑模型和轴向油膜刚度、阻尼系数求解模型,全过程求解可倾瓦推力轴承静动特性。静态性能参数包括载荷、最小油膜厚度、最大油膜压力、最高油膜温度;动态性能参数包括轴向油膜刚度和阻尼系数。结果表明:轴线倾斜使每块瓦承受载荷严重不均,造成各块瓦巨大的性能差异;倾斜角增大使瓦所承受载荷、油膜压力和油膜温度增加,油膜厚度减小,且外载荷越大变化越显著;轴线投影角所在轴瓦承受载荷最大,当轴线投影角在支点附近时,静态性能参数皆有极值存在;轴线投影角在距瓦进油边31°的位置时推力轴承轴向油膜刚度和阻尼系数有最大值。研究结果可为倾斜状态下可倾瓦推力轴承可靠性的提高提供参考。     

多圆弧与三角形复合织构表面的动压润滑性能

合理的表面织构能有效地改善摩擦副的动压润滑性能.建立了由多圆弧及三角形复合构成的织构表面的几何模型及流体力学控制方程;应用基于N-S方程的CFD软件FLUENT,对该复合织构表面的动压润滑性能进行数值分析.结果表明,复合织构表面的压力分布更加合理,举升力明显大于两种单一织构表面产生的举升力之和,即复合织构表面动压润滑效果更好.     

重载点接触热弹性流体动力润滑问题的数值解

本文基于修正的赫芝压力分布,取得了重载点接触热弹流(TEHL)问题的数值解,得到了温度分布、油膜厚度和摩擦拖曳力.润滑剂的粘度与压力、温度之间的关系由茹兰兹公式确定,摩擦拖曳力的计算,分别采用了热牛顿模型和恩瑞模型.本文的结果同Bruggemann等人的计算和实验结果进行了比较,取得了较好的一致性.计算结果表明:滑动速度、载荷对接触区内的油膜温升影响很大;在滑动速度较大时,热解的油膜厚度大大低于等温油膜厚度;采用恩瑞(Eyring)模型计算摩擦拖曳力较为理想.     

考虑孔加工锥度误差影响的液态金属润滑螺旋槽轴承性能分析

为了研究孔加工误差对液态金属润滑螺旋槽轴承性能的影响,建立了考虑孔加工锥度误差影响的轴承性能计算模型,进行了轴承工作静动态性能的分析。基于流体动力润滑理论运用有限差分法进行求解,得到了考虑孔加工误差时轴承油膜的压力分布图;通过设置不同的加工锥度误差得到了不同误差下轴承工作的静动态性能对比图;研究了加工锥度误差在不同偏心率下对轴承静动态性能的影响;确定了轴承所允许的孔加工锥度误差和偏心率的最佳取值。仿真结果表明:允许的锥度误差的大小与轴承所适用的偏心率范围有直接关系;控制加工锥度误差在0.007 5°以内、轴承偏心率不大于0.4时,轴承可以获得较稳定的静动态性能。此项研究对考虑加工误差的液态金属轴承设计具有一定的指导意义。     

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．     

轴颈倾斜的水润滑橡胶艉轴承的静态特性

针对船舶艉轴承轴颈受载倾斜产生的摩擦磨损问题,建立了圆周式和沟槽式水润滑橡胶轴承中分面轴颈中心为基点的轴颈倾斜下的弹流润滑模型,采用有限差分法求解了在轴颈对中和轴颈倾斜状态下的压力及膜厚分布,分析了轴颈倾斜角变化对轴承油膜力、油膜力矩及压力中心等静态特性的影响。研究结果表明:轴颈倾斜前后,圆周式和沟槽式轴承静态特性变化明显,最大油膜压力在倾斜角增加超过某一阈值后迅速增长,最小油膜厚度随轴颈倾斜角增加而减小至可允许最小膜厚;由于轴颈倾斜后油膜压力沿轴向不再呈对称分布,压力中心向下沉端方向移动,继而产生油膜力矩且其值从0增大;轴颈可允许最大倾斜角随偏心率、允许最小膜厚等增大而减小。研究结果可为轴颈倾斜状态下水润滑橡胶轴承的润滑性能优化提供参考。     

具有非线性油膜力的滑动轴承转子系统振动特性研究

本文为研究非线性油膜力和轴承外弹性阻尼对流体动压滑动轴承转子系统的振动特性的影响,按单圆盘挠性转子模型,建立了非线性运动方程式,并据此发展了一个RKP 程序.这个程序能够处理各向同性和不同性轴承外弹性阻尼的影响,又能处理可能施加于轴承上的多种外界干扰,并能适应从圆柱轴承到特殊孔形固定瓦轴承非线性油膜力的需要.文中介绍了利用这个程序计算已经得到的结果.结果显示有可能利用外弹性阻尼支承结构抑制系统振动,使系统能在通常意义下的“线性失稳”界限以上的转速下工作.