基于局部接触的水润滑艉轴承流固耦合研究

发布时间：2017-07-18 00:01

  本文关键词：基于局部接触的水润滑艉轴承流固耦合研究

  更多相关文章： 局部接触 规则微凸体 水润滑艉轴承 流固耦合 ADINA

【摘要】：水润滑艉轴承由于具有结构简单、防污染、高减振和抗冲击等显著优点，在船舶推进系统中得到广泛应用。但是，由于螺旋桨重力的悬臂作用，船舶艉轴会出现一定的弯曲，艉轴与艉轴承发生局部接触，产生润滑冷却不良、温度升高等效应，从而导致轴承损伤事故发生。 为了改善艉轴与艉轴承的局部接触状况及润滑性能，文中以水润滑艉轴承为研究对象，，在轴承内表面引入规则微凸体织构，并利用Adina有限元方法，建立具有规则微凸体的水润滑艉轴承流固耦合模型，重点研究运行工况、规则微凸体结构参数及布置形式对水润滑轴承的局部接触状况及润滑性能的影响规律。研究工作及结论如下： （1）运行工况的影响。提高艉轴转速与进水速度，可提高水膜压力及水膜支撑力，减少轴承的接触力，使轴下沉位移减少，有利于改善水润滑艉轴承的局部接触状况和润滑性能；增大轴承比压会导致轴承上承受的接触力，以及最大有效应力与最大变形量增大。但由于微凸体弹性变形作用，特别是在大比压情况下，可在一定程度上减小水膜厚度，提高水膜的承载能力。 （2）结构参数影响。微凸体的高度和半径的变化会改变水膜压力分布及支撑力大小，从而改变水润滑轴承的局部接触状况及润滑性能。研究发现，在具有微凸体的水润滑艉轴承中，随着微凸体半径增大或高度减小，水膜压力及支撑力均会增加，轴承承担的总接触力及轴承应力、变形均相应降低，轴下沉位移减小。 （3）布置形式的影响。微凸体轴向间距和周向夹角的变化，对水膜压力和支撑力产生一定的影响。研究发现，只有当微凸体轴向间距小于其临界值l，或者周向间距大于其临界值α时，水膜才能产生一定的流体动压支撑力，才有利于改善轴承局部接触状况，提高轴承的润滑性能。且研究表明，沿转速方向的微凸体不等间距布置形式中，密度递增的微凸体布置形式产生的水膜压力及支撑力最大，此时轴承承担的总接触力最小。
【关键词】：局部接触 规则微凸体 水润滑艉轴承 流固耦合 ADINA
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U664.21
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-17
• 1.1 论文背景及研究意义8
• 1.2 国内外研究现状8-14
• 1.2.1 接触分析现状9-10
• 1.2.2 流固耦合研究现状10-11
• 1.2.3 表面织构研究工作进展11-12
• 1.2.4 表面织构制备12-14
• 1.2.5 研究的不足14
• 1.3 主要研究内容及技术路线14-16
• 1.3.1 主要研究内容14-15
• 1.3.2 关键技术路线15-16
• 1.4 小结16-17
• 第2章 基于微凸体局部接触的水润滑轴承 FSI 模型17-29
• 2.1 理论基础17-22
• 2.1.1 ADINA 软件简介17-18
• 2.1.2 接触理论基础18-19
• 2.1.3 流固耦合理论基础19-21
• 2.1.4 流固耦合数学模型21-22
• 2.2 基于局部接触的水润滑轴承 FSI 模型22-28
• 2.2.1 水润滑艉轴承物性参数和结构22-25
• 2.2.2 网格划分25-27
• 2.2.3 边界条件假设27-28
• 2.2.4 载荷施加28
• 2.3 小结28-29
• 第3章 基于局部接触的水润滑艉轴承性能研究29-44
• 3.1 性能分析29-34
• 3.1.1 局部接触状况研究29-30
• 3.1.2 润滑性能研究30-33
• 3.1.3 水膜的支撑效应33-34
• 3.2 运行工况对轴承性能的影响34-43
• 3.2.1 艉轴转速34-36
• 3.2.2 艉轴承比压36-39
• 3.2.3 进水速度39-43
• 3.3 小结43-44
• 第4章 规则微凸体结构及布置形式优化研究44-60
• 4.1 结构参数优化研究45-50
• 4.1.1 微凸体高度45-47
• 4.1.2 微凸体半径47-50
• 4.2 微凸体等间距布置形式50-56
• 4.2.1 微凸体轴向间距50-53
• 4.2.2 微凸体周向夹角53-56
• 4.3 微凸体特殊布置形式56-57
• 4.4 小结57-60
• 第5章 结论与展望60-62
• 5.1 结论60-61
• 5.2 创新点61
• 5.3 展望61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-67
• 攻读硕士学位期间发表的论文和参加的科研项目67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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中国博士学位论文全文数据库 前1条

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本文编号：555157