时间累积效应对油膜轴承油粘度的影响研究

为了研究时间累积效应对油膜轴承油粘度的影响,采用NDJ-5S数显旋转粘度计针对S220、M220和H460号油膜轴承油进行分析,测定了三种不同油品在工作一定时间后的粘度值。通过对实验数据进行处理,得到了不同情况下的粘温曲线及不同温度下粘度随运转时间的变化图。分析可知:随着运转时间的增加,润滑油粘度值下降,且润滑油粘度值越高,粘度下降程度越明显;同时建立了粘度和测试温度和运转时间的关系模型,提出了一种参数评估运转时间的温度敏感性参数,可为工作中油膜轴承油的润滑性能分析提供参考和依据。     

基于物理碰撞的边界处理方法

传统的光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法在模拟流体时,核函数一致性的局限性导致在边界处产生较大的数值耗散,降低了边界处粒子的密度值及压强值的计算精度,导致流体体积的错误变化,进而影响模拟效果。文章提出一种SPH方法和物理碰撞相耦合的方法,对于非靠近边界的粒子,用SPH方法计算它们的各种属性;对于靠近边界处的粒子,赋予它们静止密度,使用纯粹的物理弹性碰撞来计算其速度和位置。在此过程中,文章给出了一种有效区分靠近边界的粒子和非靠近边界的粒子的方法;此外还加速了Marching Cubes算法。通过对比实验结果发现,该文方法可以准确计算流体的密度及压强,使得流体体积更加地接近精确值。     

基于改进SPH方法的圆柱绕流尾迹特性研究

针对传统光滑粒子动力学(SPH)计算成本过高问题,运用自适应粒子细化技术将精细空间分辨率集中在局部区域,通过优化缓冲区域粒子参数的查找方法、修正缓冲区域边界粒子的核梯度等方法提出了一种改进的SPH方法.采用该方法对不同雷诺数下的圆柱绕流进行数值模拟,系统分析了圆柱尾流流态和水动力系数并与试验值进行了对比.计算所得的水动力系数与实验数据较为相符,且模拟出来的圆柱尾流能够清晰捕捉到实验中观测的现象.结果表明:改进的SPH方法算法有效可靠,适用于绕流场尾迹特性研究,对钻井平台张力腿和海洋立管等工程领域的研究具有一定的参考价值.     

磁流体油膜轴承油的粘度特性研究

为了研究磁流体油膜轴承油的粘度特性,采用NDJ-5S数显旋转粘度计测定了不同磁场和温度作用下其粘度大小的变化情况;理论计算得到了磁流体的粘温特性以及磁粘特性曲线,结果表明,理论值与实验值相吻合。同时磁流体粘度随着磁场的增大而增大,随着温度的升高而减小。磁场较弱时会出现磁粘滞后现象,分析原因是外加磁场对链状结构的形成和分裂影响结果。当温度高于T℃后,粘度的增加主要取决于外加磁场的大小,与温度关系较小,说明在高温条件下通过控制磁场调节粘度是可行的。提供了一种通过电流控制磁场来改变磁流体粘度的方法,为油膜轴承油磁流体润滑性能的分析提供参考和依据。     

含气率对油气润滑性能的影响

根据弹性流体动压润滑理论,对油气润滑滚动轴承问题进行了数值模拟研究,详细探讨了润滑油中混入气体后对滚动轴承油膜形状、承载区压力、量纲一摩擦力、量纲一承载力等性能的影响.研究表明:在同等条件下,油气润滑能增加滚动轴承的油膜厚度、增大承栽油膜范围、使量纲一摩擦力降低25.8%,量纲一承载力提高2%.揭示了油气润滑性能优于传统油润滑性的内在原因.     

椭圆接触乏油弹性流体润滑数值分析

采用多重网格技术,通过对乏油弹流润滑基本方程的数值求解研究了椭圆接触乏油弹流润滑,分析了入口初始位置对乏油润滑中心膜厚、最小膜厚、油膜压力及部分油膜比例的影响.结果表明:中心膜厚和最小膜厚随着入口区初始位置远离接触中心而逐渐增大,并最终趋于一个稳定的值.随着入口初始位置向接触中心移动,接触中心最大油膜压力基本无变化,但是二次压力峰值逐渐向出口区移动并减小;油膜压力区逐渐减小,乏油区增大.当入口初始位置达到1.2时,中心膜厚、最小膜厚和压力区已很小,达到了严重乏油状态.     

基于POM的大连湾溢油预测模型

基于POM建立了M2分潮的大连湾海域三维潮流场动力模式。利用此动力模式,以“油粒子”模型来模拟溢油在大连湾中的漂移扩散过程。通过欧拉一拉格朗日法,将油膜中心的轨迹和各个时刻的油膜分布情况可视化。溢油预测模型综合考虑了三维流场,湍流,风导输移和波浪破等环境因素,并包含了蒸发和乳化等风化过程。以大连湾溢油为例,预测了油膜在风和海流共同作用下漂移的路径和油膜影响的海域及海岸带范围,油膜靠岸后证明了动力溢油模型进行溢油预测的可行性。     

动载非单油叶轴承非稳态非线性油膜力数学模型

对椭圆轴承油膜区做了适当假设,在考虑了轴径中心的周向和径向扰动速度对油膜区影响的条件下导出了可用3个动态参数表示的椭圆轴承非稳态非线性油膜力的一般公式,并导出了短轴承非稳态非线性油膜力的解析表达式。指出椭圆轴承中用到的处理方法可用于处理三油叶等多油叶轴承。     

海上溢油运动数值模拟方法的探讨与改进

简单总结了海上溢油数值模拟的三种模型方法——油膜扩展模式、对流扩散模式和油粒子模式,并针对目前流行的油粒子模式在油膜自身扩展过程和扩散面积计算方面的不足,根据经典Fay理论对其进行了补充和改进.提出的新模拟方法将溢油运动过程的分为自身扩展和紊动扩散两个阶段,前一阶段根据Fay理论修正模式计算,后一阶段采用油粒子方法模拟,通过“油膜粒子化”技术将两阶段进行衔接.数值模拟实验结果表明,该方法因充分考虑了溢油初始阶段的自身扩展过程,能够弥补油粒子方法的不足,符合溢油在不同时期扩散机制亦不同这一实际情况.     

同轴气流作用下压电式微滴喷射过程的数值模拟

为探讨同轴气流对压电式微滴喷射过程的影响,建立计算流体动力学模型,对设有同轴气流喷射槽的压电式喷头进行二维数值模拟,并根据计算结果分析喷头内部及喷嘴外部流体区域的速度场与压强场分布特征。结果表明:同轴气流在喷嘴正下方相遇后分散至左右两侧,使空气域内形成轴对称的成对涡旋,随着气流的连续喷出,涡旋数量增加且不断加强扩大并向喷嘴下游移动;同轴气流的引入使压电片的振幅增大,空气域内的压强减小,而位于喷嘴正下方由两侧气流扩散形成的涡流区域压强值减小更为显著;随着同轴气流流速的增加,微滴断裂时刻延后,微滴形状由椭球形逐渐变为球形,微滴的延伸长度增加,微滴直径增大。     

基于SPH方法的碎片穿甲数值模拟

基于显示中心差分格式应用光滑粒子流体力学方法(SPH)和有限元(FEM)两种方法研究在三种不同接触方式下,钢制方块碎片对质地均匀的铝板侵彻过程中的力学过程。计算结果获得金属碎片在侵彻过程中粒子云的扩散分布变化情况。对在不同角度下侵彻过程中的破坏规律作出了一些总结。所得结论为进一步深入研究侵彻及防护问题以及引信设计的参数优化提供一定的依据。     

钦州湾典型工程溢油对周边海域影响的数值模拟研究

广西龙门大桥作为滨海公路，是北部湾区域经济的控制性工程，存在一定的溢油风险。本研究基于FVCOM模型分析钦州湾的潮流特征，通过溢油模型对无风、全年最大概率常风和极值风等3种风况情景下的油膜漂移扩散特征和归宿行为进行研究。结果表明，钦州湾潮流主要为往复流，龙门水道最大流速可达1.8 m/s。风速、风向和发生时刻对油膜厚度、残油量、最大扩散距离和扫海面积有重要作用：风速越大，溢油蒸发速度越快；同等风速下，72 h后北向风的油膜厚度和残油量大于南向风，而高潮时发生溢油72 h后油膜的最大扩散距离比低潮时大。涨潮期间，极值风风况情景下油粒子到达广西茅尾海红树林自治区级自然保护区坚心围片；落潮期间，油粒子扩散至钦州港青菜头南浅海滩涂养殖区。研究结果为提升溢油预警预测能力、降低溢油造成的损失提供了理论基础。     

油膜厚度变化规律的研究——油膜-雾化燃烧机理研究之二

本文应用了本所研制成功的燃烧状态下动态油膜厚度测量技术及其装置，在直喷 式ω型油膜－雾化燃烧系统中，对 Ｅ１５０型柴油机在额定转速下、不同负荷时．活 塞顶面上的油膜面积及其与活塞顶面积的比值，油膜油量与雾化油量及其比值的变化 规律进行了测定．此外对油膜厚度及其变化速率的主要影响因素，如油嘴伸出高度． 喷油始点大小，油束夹角和燃烧室形状等作了一些试验和研究．     

滑坡下成品油管道力学响应研究

针对于管道横穿滑坡体存在的潜在危害,基于光滑粒子流体动力学与有限元耦合算法（SPH-FEM）构建土-管-油完全耦合模型,综合考虑材料、几何及接触非线性,分析土-管-油作用机制,并探讨滑坡体位移、埋深及径厚比等主要因素对管道力学行为的影响。研究表明,相比于简化为内压的油管（存在内压的空管）,当考虑管内成品油存在时,均存在滑坡作用下管道典型的损伤行为,但在满管输送工况下,管内成品油的作用由滑坡初始时刻的“抗变”转变为“助变”,且对管道位移形变产生更大的影响,与简化空管相比,其位移增加了10.63%（应力增加了4.96%）;随滑坡体位移、滑坡规模的增大及埋深的减小（对于敷设于滑坡中部的管道）,会产生更大位移及塑性形变区域;对于穿越滑坡区的管道,可适量增加壁厚以增强管道极限承载能力。研究所得成果可为保障管道安全运行及滑坡灾害下管道防护给予理论指导与技术支持。     

非线性非稳态油膜支撑的密封-转子系统流体激励行为

将非线性非稳态油膜力模型与密封流体Muszynska模型结合，对非线性非稳态油膜力支承下的密封-转子系统流体激励行为进行了研究，发现其响应随转速比的变化具有复杂的动力学行为，产生了包括周期、拟周期等丰富的振动现象，具有很强的非线性特征。     

分形维数在滚动轴承故障诊断中应用

将分形维数用于刻划滚动轴承在不同故障状态下表现的非线性行为,进而对轴承的运行状态进行判别。实验结果表明,滚动轴承振动信号在不同运行状态下的分形维数是不同的,可以将分形维数做为识别滚动轴承故障的特征量。     

考虑蒸发、溶解和生物降解效应的油粒子模型

针对油粒子模型仅考虑油粒子的随流输运、随机游走过程而忽略溢油风化作用的缺陷,对现有模型进行了修正,建立了考虑蒸发、溶解、生物降解效应的改进的油粒子模型。构造典型案例,对改进前、后油膜厚度预测结果进行了对比分析,结果表明,油膜厚度受溢油风化过程影响较为显著;对于不同规模的溢油量,改进前后油膜厚度差值随着溢油量的增加逐渐增大;对于相同规模的溢油量,改进前后预测厚度差值由中心向四周呈减小趋势。     

基于蒸发、溶解和生物降解效应的改进的油粒子模型

针对油粒子模型仅考虑油粒子的随流输运、随机游走过程而忽略溢油风化作用的缺陷,对现有模型进行了修正,建立了考虑蒸发、溶解、生物降解效应的改进的油粒子模型。构造典型案例,对改进前、后油膜厚度预测结果进行了对比分析,结果表明,油膜厚度受溢油风化过程影响较为显著;对于不同规模的溢油量,改进前后油膜厚度差值随着溢油量的增加逐渐增大;对于相同规模的溢油量,改进前后预测厚度差值由中心向四周呈减小趋势。     

固体润滑滚动轴承动态特性有限元分析

参照卫星驱动机构使用的C36018固体润滑角接触球轴承,建立了三维模型,借助ABAQUS有限元软件,对固体润滑滚动轴承进行显式动力学仿真分析,得到了不同转速和轴向力下轴承各部件的动态接触应力及滚珠和内圈的运动状态,并与无涂层润滑条件下的结果进行了对比分析.结果表明:轴向载荷增加,轴承各个部件的应力幅值都有所增大,滚珠和保持架开始转动所需的时间缩短;转速增加,接触区域应力峰值变化频率增大,但对应力幅值的影响很小;具有固体润滑涂层的滚道接触面,在与滚珠发生接触时,涂层发生弹性变形,接触面积增大,接触应力减小,可以有效地保护轴承.     

基于层析成像技术的页岩微裂缝扩展规律研究

本文采用电子计算机X射线断层扫描技术(Computed Tomography),研究了龙马溪页岩在不同流体浸泡条件下,不同时刻微观结构的变化情况.实验表明流体沿微裂隙不断侵入导致的裂缝扩展、贯通是井壁失稳的主要原因.页岩裂缝产生具有明显的方向性和瞬时性,裂缝主要产生于与流体接触的前2h之内,且方向平行于层理面.不同流体浸泡条件下页岩内部变化具有明显的差异,去离子水条件下裂缝产生最多最快,KCl-聚合物钻井液次之,SM-Shal eDrill和油基钻井液浸泡下无明显变化.实验发现对于与流体接触后新产生的裂缝,其宽度基本维持恒定不变,不再随时间发生变化.而页岩中已经存在的微裂隙,其宽度在与流体接触后有一个明显的增大过程.