可动间隙液膜动静特性数值研究

发布时间：2020-06-05 12:23

【摘要】：间隙流动在诸如高精机床阻尼抑振、航空燃气轮机阻尼减振、核电汽轮机重载轴承润滑支撑方面应用广泛,间隙液膜及其动静特性的研究对能源动力机械的发展具有重要意义。当前对于间隙液膜动态特性的研究还存在一些不足之处,本文主要对间隙液膜中常见的挤压流动和剪切流动两种流动形式进行了研究。本文首先对间隙液膜数值分析相关的理论、原理和实现方法进行了介绍。在此基础上,采用理论推导方法推导几种典型平面间隙形式的挤压液膜的阻尼系数,得出了影响阻尼系数大小的因素及影响规律。采用数值求解方法,基于湿周等效方式,分析了正多边形挤压间隙液膜阻尼的大小规律,获得了形成间隙的正多边形的边数越多,挤压液膜的阻尼系数越大,圆环形间隙的挤压液膜阻尼系数最大的结论,并获得了圆环形挤压间隙液膜阻尼系数随供液压力线性增大的规律。其次,以核电汽轮机动压轴承为背景求解了大尺寸带偏心的圆环形剪切间隙液膜的动静特性,分析了空化模型和流动模型对模拟结果的影响,证明空化效应在模拟中必须予以考虑,紊流模型的模拟结果与工程实践更接近。基于力平衡原理,分析计算了各重要转速下圆环形间隙的最小油膜厚度、偏心率、偏位角等结构特征,获得了间隙油膜的温度、压力、气穴体积分数等静态特性规律,求取了刚度系数、阻尼系数动态特性规律。本文最后进行了基于平面间隙的挤压水膜的阻尼系数测量实验,结果表明,水膜阻尼系数的模拟计算结果与实验测量结果在阻尼系数与间隙之间的影响规律方面吻合度较高,验证了本文采用的数值方法的可靠性和可信度。本文工作及结论可为间隙液膜动静特性相关问题研究提供较好的借鉴和参考。
【图文】：

间隙流动,形式

华中科技大学硕士学位论文1 绪论1.1 课题的研究背景与意义间隙流即流体工质在两个固体壁面间隙中的流动现象，其主要特征在于壁面间隙尺度（即间隙流体工质的厚度）远远小于流动方向的宽度和长度[1]。间隙流动是一个常见的物理现象，在工程上应用的也十分广泛。

航空发动机,燃机,在航,燃气轮机

见于动压油膜轴承，为剪切流动。源动力机械的动静压支撑系统中采用挤压间隙液膜可以形成阻尼效降低振动幅值；在液压动力润滑系统中采用剪切间隙液膜可以产生，同时还可增进润滑减小摩擦能耗。代制造方面，现代机械产品的质量和性能仍受制于精密或超精密加设备的抗振性，提高零部件加工质量和效率已成为精密制造业面临会造成刀具切削深度的不断变化，在被加工零件表面表现为振痕，零件表面的质量[3]。尤其精密和超精密加工，加工零件的表面质量对敏感[4]。有关切削实验研究和模拟计算结果以及大量的分析表明[5,6系统和导向系统均有关键的应用。在机床主轴系统中设置具有优化膜，可以显著提高主轴系统的动态性能，成倍降低主轴轴端振幅，削宽度。在机床的直线导轨的摩擦副的间隙中增加了油膜层，显著和噪声，，有效提升了机床导向系统的精度。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH111

【参考文献】