轴类间隙内摩擦损失模型验证及流动特性分析

为准确预测旋转机械轴类间隙内的摩擦损失，对4种常见摩擦损失模型进行系统地验证，并对间隙内的流动特性进行详细分析。首先基于公开发表的间隙内摩擦损失和速度分布实验数据校验了数值方法，其次考核了在不同线速度和流体密度条件下4种摩擦损失模型的预测精度，分析了间隙内的流动特性。研究结果表明：采用雷诺应力湍流模型计算的摩擦损失和速度分布与实验结果偏差较小，验证了数值方法的可靠性；当线速度为74～233 m/s时，模型2、模型4的预测结果与数值计算结果的相对偏差均小于10%,模型1、模型3的预测结果与数值结果偏差较大；当压力为0.1～2.1 MPa时，间隙内的摩擦损失随着压力升高呈线性增加；当雷诺数为10⁴～6×10⁴时，模型2的预测结果与数值计算结果接近，最大相对偏差为1.44%;当雷诺数大于6×10⁴,模型4与数值计算的结果接近，最大相对偏差为6.15%;流场结果显示，间隙内会存在周期性泰勒涡，速度沿径向被分为3个区域，壁面处的涡量大于中心处涡量。研究结果可为摩擦损失模型的选择提供依据，为发展高精度损失模型提供参考。