阵列型小孔节流静压空气平面轴承的建模仿真研究
本文关键词: 空气轴承 节流器阵列 计算流体力学(CFD) 等效电路建模仿真 分段非线性插值 出处:《西南科技大学》2011年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:空气轴承具有支承不接触、运动无摩损和定位精确等特点,阵列型空气轴承在特殊工业场合有重要的应用。 基于计算流体力学(CFD)软件FLUENT ,采用三维双精度粘性湍流标准两方程模型,分析了节流器个数等对多节流器耦合后的阵列型空气轴承气膜特性的影响,所得结果可为空气轴承的设计提供参考,也可为建立节流器阵列气膜压强的解析模型提供建模数据。 针对CFD方法计算节流器阵列气膜承载力时间过长的问题,提出了节流器单元气膜等效电路建模与分段非线性插值结合的方法。建立了单元气膜等效电路模型并确定了插值函数,通过电路仿真和插值计算得到了单元气膜承载力,与CFD仿真结果相比误差为3.7%。进而建立了3×4和4×4节流器阵列等效电路模型,快速计算出了两种阵列气膜承载力。用节流器4×4阵列实物测试验证了CFD仿真结果,以CFD结果为参考值得出等效电路方法计算两种阵列气膜承载力的误差为10.16%和8.74%,计算时间和结果误差表明了单元模型的有效性。 该方法缩短了阵列气膜承载力的计算时间,为更大阵列和其它结构参数阵列气膜承载力的快速等效计算提供了一种可行方案。
[Abstract]:Air bearing has the characteristics of no contact support, no friction loss and accurate positioning. Array air bearing has important application in special industrial situation. Based on the computational fluid dynamics (CFD) software FLUENT, the effects of the number of throttles on the film characteristics of multi-throttle coupled air bearings are analyzed by using the standard two-equation model of three-dimensional double-precision viscous turbulence. The results can provide reference for the design of air bearings and modeling data for the analytical model of the film pressure of throttle array. In order to solve the problem that the time of calculating the film bearing capacity of the throttle array by CFD method is too long, The method of combining the equivalent circuit modeling and piecewise nonlinear interpolation of the throttle unit is presented. The equivalent circuit model of the unit gas film is established and the interpolation function is determined. Through circuit simulation and interpolation calculation, the membrane bearing capacity of the unit is obtained. Compared with the simulation results of CFD, the error is 3.7. Then, the equivalent circuit models of 3 脳 4 and 4 脳 4 throttle arrays are established, and the bearing capacity of the two arrays is calculated quickly. The results of CFD simulation are verified by the physical test of 4 脳 4 arrays. The error of equivalent circuit method for calculating the bearing capacity of two kinds of arrays is 10.16% and 8.74 respectively, and the calculation time and result error show the validity of the element model. This method shortens the calculation time of the film bearing capacity of the array and provides a feasible scheme for the fast and equivalent calculation of the film bearing capacity of the larger array and other structural parameters.
【学位授予单位】:西南科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TH133.3
【参考文献】
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本文编号:1517999
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