高速动静压气体轴承动态流场模拟与失稳分析

发布时间：2021-03-09 09:53

　　气体轴承是一种以粘性气体为主要润滑介质的滑动轴承,在高转速、高精度、低摩擦、极端的工作条件等应用领域中具有明显优势。轴承在高速旋转时,气体瞬态流场非常复杂,气体轴承运转时会出现涡动失稳和气膜振荡现象,导致轴承失效,限制气体轴承的广泛应用。气体轴承轴心轨迹反映了轴承的工作状态,可以反映轴承转子系统的稳定性和轴承设计参数的合理性;气体轴承气膜的动态特性的复杂变化直接影响轴承转子的运动状态。因此,对气体轴承轴心轨迹和刚度阻尼系数的计算与分析对研究气体轴承稳定性有重要的工程意义。本文以球面动静压气体轴承为对象,根据动静压气体轴承的结构参数建立了气膜的三维有限元模型,基于FLUENT采用6DOF动网格技术数值计算了轴承气膜网格点上的压力分布,能够较为精确的分析气膜瞬态流场的润滑特性,数值计算了气膜瞬态流场压力分布,模拟了气体轴承轴心运动轨迹。使用6DOF动网格计算方法模拟分析了轴承轴心轨迹,同时使用动态特性系数计算方法得到轴承刚度阻尼系数。将轴心轨迹及动态特性系数结合在一起共同分析转速和供气压力对气体轴承稳定性的影响。从轴心轨迹、轴承气膜力、刚度阻尼系数变化规律研究了阶跃载荷、矩形载荷、正弦载荷... 

【文章来源】：河南科技大学河南省

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第1章 绪论
    1.1 课题研究的意义
    1.2 气体轴承动态稳定性国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 本文研究的主要内容
第2章 动静压气体轴承有限元模型
    2.1 动静压气体轴承的工作机理
    2.2 动静压气体轴承的结构
    2.3 轴承气膜模型的建立
    2.4 轴承气膜有限元模型的建立
        2.4.1 网格类型及选择
        2.4.2 有限元模型的建立
        2.4.3 边界条件
    2.5 FLUENT计算参数的选择
        2.5.1 流场控制方程
        2.5.2 流场基本物理模型与假设
        2.5.3 计算方法的选择
    2.6 本章小结
第3章 轴承轴心轨迹及动态特性分析
    3.1 动网格计算方法
        3.1.1 网格更新方法
        3.1.2 6DOF动网格计算方法
    3.2 动态特性系数计算方法
    3.3 轴承气膜压力分布分析
    3.4 转子转速对轴承轴心轨迹及动态特性系数的影响
    3.5 供气压力对轴承轴心轨迹及动态特性系数的影响
    3.6 本章小结
第4章 动载荷作用下气体轴承稳定性分析
    4.1 单向阶跃载荷作用下气体轴承的稳定特性
    4.2 单向矩形载荷作用下气体轴承的稳定特性
    4.3 单向正弦载荷作用下气体轴承的稳定特性
    4.4 双向阶跃载荷作用下气体轴承的稳定特性
    4.5 双向矩形载荷作用下气体轴承的稳定特性
    4.6 双向正弦载荷作用下气体轴承的稳定特性
    4.7 气体轴承随载荷幅值变化的失稳分析
    4.8 本章小结
第5章 气体动静压轴承试验验证
    5.1 试验原理
    5.2 试验机主体结构
    5.3 信号检测系统
    5.4 试验步骤
    5.5 轴承转子临界转速试验测试
    5.6 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3072678