计入三维热效应对可倾瓦推力轴承动力特性的影响

在考虑三维热效应的情况下,研究线支撑可倾瓦推力轴承的动力特性.建立广义雷诺方程、完整的三维能量方程、瓦体的热传导方程和温粘关系,联立求解非线性偏微分方程组,计算油膜的刚度和阻尼系数.研究表明：温度变化对可倾瓦推力轴承的动力特性有较大影响;与不计入热效应的线支撑可倾瓦推力轴承相比,计入三维热流体的可倾瓦推力轴承的油膜刚度和阻尼系数会增大,其理论计算结果更接近实际工况;随着载荷、入口温度的增加以及转速的减小,油膜的刚度和阻尼也会随之增大.     

基于无因次准则的推力轴承性能预测公式

基于量纲相似理论，运用线性回归方法，在推力轴承模型实验台已获得的有关实验数据的基础上，提出了定量计算推力轴承润滑性能的无量纲相似准则经验公式，对三峡机组巨型推力轴承的瓦体最高温升，油膜最大压力和最小油膜厚度进行了预测，并将预测结果与三维热弹流理论计算结果进行了比较，两者基本吻合，但由于推力轴承的实际轴瓦与实验丽瓦不能完全满足相似条件，因此存在着一定的误差。     

基于导热反问题分析的推力轴承瞬态油膜温度监控方法

为了克服在传统的推力轴承油膜温度监控方法中存在的瓦面温度滞后于油膜温度,以及最高油膜温度不易确定等缺点,提出了基于导热反问题分析和插值算法的油膜瞬态温度场重构方法。通过重构的温度场,不但可以解决由瓦体热容导致的测温滞后问题,而且还可以准确确定最高油膜温度值及其出现的位置,数值验证表明,琪于导热反问题分析的推力轴承瞬态油膜温度重构方法可用于油膜温度的在线监控。     

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滑;倾斜角度在一定范围内增大时,油膜压力先减小后显著增大,存在一个最佳倾斜角,可以使油膜压力分布均匀.     

推力轴承试验台数据采集系统的研究

为推力轴承试验台搭建了轴承性能参数数据采集系统,可测量推力轴承的动态油膜压力、温度和轴承载荷数据.通过实验研究了巴氏合金瓦推力轴承启动运行过程,得到了油膜温度和压力的变化规律,探讨了不同载荷和不同转速下对推力轴承油膜温度和压力的影响.     

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。     

高速水润滑止推轴承的滑移润滑性能研究

建立了多种具有不同滑移区域分布特征的推力瓦数学模型,在考虑流体边界滑移效应、扩展了经典Reynolds方程并设定合理边界条件的基础上,借助MATLAB软件对模型进行数值仿真求解,研究了滑移区域分布方式、面积占比及滑移长度对轴承动压润滑性能的影响。结果表明,在靠近流场入口处沿周向分布滑移区域能显著提升不同转速条件下的推力瓦面承载力;当滑移区域面积占瓦面面积比介于0.3~0.4且滑移长度为1000nm时,轴承推力瓦面具有最优动压润滑性能。     

油膜温度呈三维分布的推力轴承润滑计算

在进行水电机组推力轴承的润滑计算时，考虑了油膜温度沿厚度方向的变化，以及油膜上、下表面的热传递；变以往的绝热能量方程式为非绝热能量方程式，实现了油膜温度分布的完全三维求解．计算结果与实测值比较有很高的精度．     

推力轴承油膜刚度的二维热弹流动力润滑计算

介绍了推力轴承油膜刚度的近似计算公式：采用有限元法进行了推力轴承的二维 热弹流动力润滑计算．考虑了粘度－温度关系，并利用有限单元法计算了轴瓦的热变 形和机械变形；在轴承瓦块瓦厚方向近似采用线性分布温度场，并且考虑了水冷管网 的冷却作用．在求得了油膜的压力场之后，利用偏导数法计算了油膜的动力刚度系数。 最后以葛洲坝机组为实例进行了计算，计算结果与实测值吻合得较好。     

大型重载滑动轴承润滑特性的理论与试验研究

以单机容量1 750MW级核电半速发电机试验用椭圆轴承为对象,在现场全尺寸动平衡机上进行了轴承性能试验,由此给出了椭圆轴承温度、压力和膜厚等润滑性能实测数据;采用基于经典润滑理论的基本方程,运用流体润滑软件和ANSYS软件,在计入瓦体变形的基础上联合进行了轴承静态性能求解。结果表明:大型重载轴承瓦面热弹变形与油膜厚度为同一数量级,轴承设计中必须予以考虑;额定转速为1 500r/min时,轴承测点最高瓦温为82.8℃,测点最大油膜压力为6.65MPa,瓦温和油膜压力仿真值与测试值偏差均小于5%;在额定转速附近,最小油膜厚度测试值约为254μm,仿真值与涡流法测试值的偏差为15.21%;转速在1 000~1 600r/min范围内,最小油膜厚度的仿真值与涡流法测试值的最大偏差为21.36%。理论和试验验证了考虑瓦体变形的润滑计算方法在大型重载轴承应用上是可行的。     

球磨机静压轴承油膜温度场数值模拟与分析

针对球磨机静压轴承经常发生烧瓦现象,基于热传导理论,对静压轴承油膜建立数值分析模型,并利用有限元分析软件ANSYS,得到了油膜温度场分布.研究表明:三维数值模拟分析可以揭示轴瓦面油膜温度分布,解决实际工程中由于油膜很薄导致静压轴承内部温度场无法直接测量获得的问题.油膜产生温升主要是受到剪切及系统发热造成,使得油液粘度变小,从而造成油膜的刚度和承载力等性能的改变.温度峰值区出现在靠近油膜边界处,为防止温升过高,可采取风冷、降低轴瓦比压等措施.分析结果对深入研究静压轴承运行过程中油膜的动态变化和传热机理、优化设计方案具有十分重要意义.     

液黏传动变形界面间油膜温度场实验研究

为揭示液黏传动变形界面间油膜温度场分布规律,建立油膜的三维物理模型,利用计算流体动力学原理,采用FLUENT软件对油膜温度场进行求解,并研制专门的液黏传动实验台进行实验研究.研究结果表明:平行界面和变形界面间油膜的温度随摩擦副运行时间的延长而升高,油膜温度与时间近似呈线性关系;同时,有沟槽区和无沟槽区油膜的温度沿径向递增,且有沟槽区油膜的温度远低于无沟槽区的温度;变形界面与平行界面间油膜的温度分布规律基本相同,但是,变形界面间油膜的平均温度略低于平行界面间油膜的温度.     

空间超流氦中低温界面热阻最佳热耦合研究

针对红外探测器与制冷元器件的接触中低界温面热阻最佳热耦合问题，分析了两固体接触面的情况，认为接触热阻是一个受材料性质、表面粗糙度、负载、温度、介质、表面氧化物膜和环境等众多因素影响的非线性问题，在此基础上制作了Al-Cu超导热开关，电子显微镜观测结果表明，接触界面不是一个简单的几何面，而是一个具有纳米级厚度的三维“界面层”。     

蒙脱土对胜利原油油水界面性质及油水分离的影响

用室内实验的方法研究了蒙脱土对胜利原油油水界面性质及油水分离的影响。结果表明,当蒙脱土吸附了原油中的界面活性组分后容易聚集到油水界面上参与界面膜的形成,使界面膜强度显著增加,且膜强度有随蒙脱土浓度的增大而增大的趋势。蒙脱土对原油中界面活性组分的吸附使得蒙脱土可与原油模拟油的油滴间形成OMA结构,其zeta电位明显高于蒙脱土及油滴的zeta电位。蒙脱土的水化作用使得OMA结构中夹带了较多的水,这种夹带的水随OMA结构一起上浮到乳状液的上层浓相中,使得O/W型乳状液的稳定性增强,导致油水分离更加困难。     

应力偶对滑动轴承热流体动力学特性的影响

研究了应力偶对有限长滑动轴承热流体动力特性的影响。推出了基于应力偶流体模型的油膜能量方程 ,并与应力偶流体的 Reynolds方程、轴瓦热传导方程一起联立数值求解 ,得到油膜的压力分布 ,油膜及轴瓦的温度分布 ,比较了 Newton流体和应力偶流体对轴承压力分布、温度分布及轴承承载力所产生的不同影响。结果表明 :应力偶流体在明显增大油膜压力的同时 ,也使轴承最大温度略有升高     

十六烷基邻二甲苯磺酸钠油/水界面聚集行为的分子动力学模拟

利用量子化学软件GAMESS(US)对十六烷基邻二甲苯磺酸钠的分子结构进行了量子化学优化,采用分子动力学模拟的方法对十六烷基邻二甲苯磺酸钠在油/水界面的聚集行为进行了理论研究。结果表明,磺酸基中氧原子与水分子中氢原子间存在较强氢键作用形成第一水层和第二水层,反离子Na+分布于第一水层和第二水层,表面活性剂分子数量增加不会影响磺酸基与水分子形成的氢键分布,十六烷基邻二甲苯磺酸钠对癸烷分子具有较强的亲和能力,表明其具有较强的降低油水界面张力的能力。     

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.     

液体动压滑动轴承油膜温度场的分析与计算

对油膜温度分布采用模拟薄膜平衡状态时最小位能原理，用有限元法分析并建立计算关系式，对液体动压滑动轴承油膜温度场工况提供了较精确的计算方法     

可逆式动压推力轴承新型结构最优参数的研究

探讨将应用于抽水蓄能电站发电机组中的新型可逆式动态推力轴承结构，即采用改变摆动瓦两侧波纹管压力差和支承摆动瓦的球面油垫的压力分布以实现压力中心可调的侧推轴承结构。应用有限元法对二维Ｒｅｙｎｏｌｄｓ方程进行求解计算，从而求出这种新型推力轴承的油膜压力和油膜厚度分布，找出了在ｈｍｉｎ＝Ｃ时的最佳油楔角及与之对应的最大承载能力，并对这种轴承的参数进行实验证验。     

离心力和热弹变形对大型水轮机推力轴承性能的影响

本文利用能量极小原理,采用三维分析方法,综合地考虑了瓦块力变形、热变形及油膜离心力等因素对大型水轮发电机组推力轴承性能的影响,采用等精度法处理并对轴承进行了性能计算.计算结果表明,油膜离心力和瓦块热弹变形对轴承性能有较大影响.