节流孔径对静压圆弧槽干气密封端面流场影响的数值模拟

应用SolidWorks软件分别建立4种不同节流孔径静压干气密封三维几何模型,并运用Gambit软件对4种模型分别进行网格划分.利用Fluent软件对端面流场进行数值模拟,得到流场的压力分布、速度分布以及泄漏量、气膜开启力.同时对节流孔直径与气膜推力泄漏量比值进行优化,获得最佳结构参数.数值结果表明:端面压力在节流孔处最高,向四周逐渐下降,密封气在流经节流孔后形成显著的压力降,随节流孔径的增大泄漏量上升;随节流孔径的增大气膜推力增大.     

环形孔式节流器设计参数对空气静压轴承承载力和刚度的影响

采用数值解析法分析了环形孔节流器设计参数对空气静压轴承承载力和刚度的影响.仿真结果表明:气膜承载力随承载面直径、节流孔直径和进气压力的增大而增大;气膜刚度随承载面直径和进气压力的增大而增大,随节流孔直径的增大而减小;气膜刚度随气膜厚度增加时呈现出先增大后减小变化规律,在中间某一气膜厚度出现最大值.数值分析结果将为空气静压轴承节流器数量、排列组合方式、单个节流器设计参数合理选取提供理论参数.     

静压空气平面轴承特性与节流器间距关系的仿真研究

基于FLUENT仿真了同孔径等间距孔式静压平面空气轴承节流器2×2阵列,得到了4种间距下阵列的质量流量、气膜压力分布、速度分布等,为优化节流器间距提供了依据。采用Pave和Hex/Wedge Cooper方法划分阵列的几何模型得到非均匀体网格,然后基于三维双精度标准k-ε黏性湍流两方程模型实现了计算流体力学仿真。仿真结果表明:在一定范围内增大节流器间距,气膜静压力平均值减小但气膜承载力增大,增速逐步减缓;节流器间距的调整不影响阵列的质量流量;随着节流器间距的增加,气膜压力从最大值向环境大气压递减的速度变小,气体平均出口速度按比例减小,气体速度死区的面积增大。     

并联双杆液压缸偏载力和径向力分析

针对矢量喷管发动机采用的并联双杆液压缸存在不均匀磨损和运动抖动的问题,建立液压缸数学模型和等效静力学模型,研究不同负载、不同阀口开度下偏载力以及活塞与缸筒、活塞杆与导向套之间的径向力变化情况。研究结果表明:当外负载一定时,偏载力与阀口开度近似呈二次函数关系;当阀口开度一定时,偏载力与外负载呈线性关系;在空载条件下,偏载会对2根活塞杆的运动顺序产生影响;在外负载作用下,并联结构的形变导致径向力的产生,2根活塞杆的轴向偏载对径向力影响较小;活塞与缸筒之间的径向力随活塞杆伸出长度增大而增大,活塞杆与导向套之间的径向力随活塞杆伸出长度增大先减小再增大;并联液压缸之间的串联孔面积越大,2根活塞杆的轴向偏载力越小;采用增大连接块厚度或者采用高弹性模量的材料可以有效地降低液压缸的径向力。关于偏载力对2根活塞杆运动顺序的影响,实验结果与理论结果相符。     

平面静压气浮轴承垂直微冲击的稳定性

为研究垂直微冲击引起的平面静压气浮轴承稳定性问题,利用线性摄动法,建立由稳态Reynolds方程、扰动Reynolds方程和轴承运动方程组成的微扰动分析模型,利用COMSOLMULTIPHYSICS软件中的PDE模块,获得了平面静压气浮轴承受到垂直微冲击后气膜内压强和气膜厚度随时间的变化过程。仿真试验表明:轴承的振动频率和阻尼系数与垂直微冲击的强弱无关,与气膜厚度和供气压强有关。轴承振动频率在不同冲击下,都约为200Hz。随供气压强增大,轴承阻尼系数减小。气膜厚度保持5μm时,供气压强小于0.8MPa时阻尼系数大于0,轴承稳定状态,供气压强等于0.8MPa时阻尼系数为0,轴承临界状态,供气压强大于0.8MPa时阻尼系数小于0,轴承不稳定状态。     

微小型涡轮发动机圆锥气体静压轴承的特性研究

对用于微小型涡轮发动机的圆锥气体静压轴承的特性开展了理论及实验研究.设计了圆锥气体静压轴承的结构型式,提出了圆锥气体静压轴承的润滑模型及其数值解法,获得了圆锥气体轴承承载力和气体质量流量性能,考察了气膜厚度、供气压力和节流孔数目对轴承性能的影响.建立了圆锥气体轴承测试平台,获得了轴承的质量流量-供气压力曲线,为理论模型的验证提供了实验手段.结果表明,增加供气压力和节流孔数目可提高承载力和气体质量流量;圆锥轴承测试结果与理论结果趋势一致,数据吻合.      

气浮式低摩擦气缸的换向特性

为了研究气浮式低摩擦气缸在换向过程气浮轴承的工作状态,根据固定容腔的充放气理论并结合气浮轴承的泄漏模型对气缸的换向过程进行了建模.通过理论分析,提出以换向时间和压力损耗作为换向过程的特征量,并通过仿真研究了气缸的换向特性.结果表明,在单向阀的作用下活塞内腔在换向时具有保压作用,换向时间越短活塞内腔压力损耗越小.为进一步研究影响换向特性的其他因素,建立了可调容腔的换向测试试验台.实验结果证实了仿真所得出的结论,同时也表明这种带有单向阀的气浮轴承的设计能够实现平稳换向,不同容腔下的实验数据还能为确定气缸在应用场合中的最佳换向时机提供指导.     

可变节流面积气浮支承静态性能仿真研究

本文设计了一种新的具有可变节流面积的空气静压气浮支承并建立了气浮支承CFD模型,基于标准的k-ε湍流模型,借助仿真模拟分析了径向狭缝高度(H_b)、轴向狭缝宽度(H_n)、均压腔深度(H_f)和供气压力(P_s)对气浮支承静态性能的影响。根据刚度优先的设计原则,兼顾承载力,确定了较理想的参数取值范围。     

滑移及黏度对超精密气浮工作台性能影响研究

针对超精密气浮工作台内部微小间隙气体的性能展开研究,实现了微尺度下气体滑移及黏度对气浮工作台性能影响的分析。基于气体润滑理论和微尺度下气体滑移和黏度的研究,实现了气浮工作台内气膜流态模型的修正,利用有限差分法给出了雷诺方程的数值求解过程;通过求解修正模型,分析不同供气压强和气膜间隙下,滑移和黏度对气浮工作台性能影响的机理。研究结果表明:气体滑移和黏度会引起气浮工作台承载力的降低和气膜刚度的增大,但不会改变供气压强和气膜间隙对工作台的影响趋势,只是影响程度发生改变,当同时考虑滑移和黏度时,承载力比忽略时降低最多(约为21.95%),最大刚度比忽略时提升最大(约为15%)。滑移和黏度的存在使得气浮工作台的实际性能最优参数小于理想的最优性能参数,最优气膜间隙由原来的10μm变为6μm。最后,通过试验验证发现,同时考虑气体滑移和黏度时,气浮工作台的性能最接近实际工况,承载力的仿真曲线与试验曲线最吻合,刚度的试验值与仿真值的误差约为9.59%。     

空气静压轴承动态性能仿真研究

空气静压轴承具有较小摩擦、运转平稳、使用寿命长、回转精度高且无环境污染等优点.以孔式节流空气静压轴承作为研究对象,利用建模软件,建立孔式节流空气静压轴承三维实体计算模型.通过计算流体动力学（CFD）原理,对该模型网格划分后模拟仿真轴承在一定偏心率下的旋转状态,计算并得出气膜压力分布图,分析其在不同供气压强和不同旋转速度对轴承承载力的影响,并得出影响轴承承载力因素的变化曲线.研究结果对孔式节流空气静压轴承结构设计优化具有可靠性的指导意义.     

基于Matlab与Ls-dyna的气缸冲击仿真解析

气缸活塞撞击到前端盖时,活塞杆和衬套间会发生较大应力导致部件磨损产生气体泄漏.为了准确了解气缸运行过程中各物理量的集中式参数和分布式参数的变化情况,提出一种采用Matlab与ANSYS/Ls-dyna对气缸运行和内部受力进行联合仿真的方法.通过Matlab获得气缸内压力的仿真结果,以此作为Ls-dyna的仿真条件可以得到更为精确的位移、速度、活塞杆与衬套间动态应力分布和径向震荡等情况.仿真结果表明气缸冲击过程中,活塞与活塞杆出现明显的倾斜,气缸衬套与缸筒上呈现一些明显的受力点,气缸的活塞杆冲击速度、负载分别与其所承受的最大等效压力近似成正比关系.      

液压缸轴向承载能力及两端摩擦影响研究

综合两端摩擦、配合间隙和自重等因素影响,建立液压缸最大轴向承载力理论计算模型,研究了两端摩擦对轴向承载能力的影响规律,并借助有限元软件ANSYS模拟仿真,最后利用相关试验数据进行验证.结果表明:所建立理论模型计算的最大轴向承载力与试验测试结果误差为13.5%,该理论模型是可信的;随着活塞杆、缸筒长径比减小或摩擦因数增大,液压缸最大轴向承载力增加,但是过大的摩擦因数会改变液压缸两端的连接状态,使其由滑动状态转变为相对固定状态,进而导致轴向承载能力突然增大;随着活塞杆、缸筒长度的减小或活塞杆直径的增大,摩擦对轴向承载能力的影响增强,但缸筒内外径改变时摩擦对承载能力的影响基本不变.研究结果可为液压缸的设计及性能校核提供重要的参考依据.     

柱面螺旋槽干气密封微尺度流场数值模拟

针对极端工况下的流体机械动密封问题,提出了新型的柱面螺旋槽干气密封.基于柱面微间隙气膜的结构特性,首先用Solidworks建模软件和Workbench的DM模块联合建立了柱面螺旋槽微尺度气膜模型,其次用专业网格划分软件ICEM CFD独有的block映射技术划分高质量的计算域网格,最后通过CFD流场仿真软件Fluent对微间隙的三维流场进行数值模拟计算,并通过改变工况操作参数,得到相应的泄漏量和浮升力.计算结果表明:在偏心率为0.5时,随着转子的转动,气膜压力升高0.218 MPa,气膜最薄区域的槽根部为压力最大值;流速在气膜最厚区域出现最大值,整体流速与压力呈现反比例分布;对比分析无偏心结构气膜模型,发现没有压力升高现象;浮升力和泄漏量都随转速和压差的增大而增大,对比发现压差对浮升力和泄漏量的影响更大.     

基于有限元法的气浮支承系统的数值模拟与实验研究

气浮支承系统以气体作为工作介质,根据气体润滑理论对气膜中气体的流动作了理论分析,采用有限元法对气膜流场进行了数值模拟,计算出了一定载荷下的速度分布、压力分布和耗气量、承载能力,通过与实验测试结果的对比,说明该方法是可行的.     

大直径气动潜孔锤动力学过程分析

建立大直径气动潜孔锤的数学建模,通过动态过程数值模拟分析不同供气压力下气动潜孔锤结构参数对性能的影响。结果表明:过大的供气压力将使活塞超出设定行程,过小的供气压力无法形成较大的冲击频率。活塞低速时进气腔出现压力波动现象,这是由于进气量和容腔变化量相互作用引起的,可通过增大进气通道面积,减少压力波动。     

基于有限元法的气浮支承系统的数值模拟与实验研究

气浮支承系统以气体作为工作介质,根据气体润滑理论对气膜中气体的流动作了理论分析,采用有限元法对气膜流场进行了数值模拟,计算出了一定载荷下的速度分布、压力分布和耗气量、承载能力,通过与实验测试结果的对比,说明该方法是可行的.     

基于有限元法的气浮支承系统的数值模拟与实验研究

气浮支承系统以气体作为工作介质,根据气体润滑理论对气膜中气体的流动作了理论分析,采用有限元法对气膜流场进行了数值模拟,计算出了一定载荷下的速度分布、压力分布和耗气量、承载能力,通过与实验测试结果的对比,说明该方法是可行的。     

基于有限元法的气浮支承系统的数值模拟与实验研究

气浮支承系统以气体作为工作介质，根据气体润滑理论对气膜中气体的流动作了理论分析，采用有限元法对气膜流场进行了数值模拟，计算出了一定载荷下的速度分布、压力分布和耗气量、承载能力，通过与实验测试结果的对比。说明该方法是可行的。     

液压缸活塞表面微条纹织构摩擦性能数值分析

在分析液压缸活塞表面微条纹形貌的基础上,建立微观规则矩形条纹润滑理论模型,采用超松弛迭代方法对油膜压力进行求解,分析微条纹个数和倾斜角对活塞表面摩擦性能的影响规律,以无量纲承载力和摩擦因子作为摩擦学性能评判标准对其进行评判。结果表明,在液压缸活塞表面加工微条纹,能够改善活塞表面润滑性能;随着微条纹个数的增加,活塞表面的摩擦因子降低,油膜承载力上升;随着微条纹倾斜角的增大,活塞表面摩擦因子增大,油膜承载力降低。     

低温透平膨胀机切向供气轴承的研究

本文叙述了150Nm~3/h制氧机中压低温透平膨胀机的切向小孔供气轴承的初步分析及试验结果.根据切向供气轴承径向间隙中的气体流动模型,以轴承耗气量计算了轴承径向间隙中的气体周向流动速度.试验研究了径向间隙、供气方向、供气压力等因素对失稳转迷(自激涡动起始速度)的影响.得出了切向供气轴承的最佳径向间隙,其数值要大于研制样机径向供气轴承的最佳径向间隙.使用切向供气轴承时,需注意供气方向必须与转子旋转方向相反,否则,轴承运转稳定性将显着降低.在小型高速低温透平膨胀机中,将径向供气轴承改为切向供气轴承是提高失稳转速简易可行的措施.