圆盘止推轴承中理想气体二维柱对称流曲线膨胀波系的初步研究

发布时间：2017-08-26 03:34

  本文关键词：圆盘止推轴承中理想气体二维柱对称流曲线膨胀波系的初步研究

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【摘要】：随着微细工程、精密加工、精密仪器及超精密加工等行业的发展，气体轴承的研究越来越受到重视。气体轴承内气体的流动状态分析，，对气体轴承的工作特性有重要的理论指导意义。气体轴承中的超音速气流在内部结构的影响下会出现膨胀波，轴承承载力将受到膨胀波的影响，本文采用特征线坐标系下的特征线法来求解渐扩间隙圆盘止推气体轴承内理想气体曲线膨胀波系以及波后的流动参数。 将气体动力学方程从笛卡尔坐标系下转换到特征线坐标系下，特征线法在特征线坐标系下应用于平行圆盘止推气体轴承内一维柱对称流马赫数的求解，通过数值解与理论解的比较分析，验证了特征线坐标系下的特征线法应用于气体轴承内超音速流求解的可行性。 在渐扩间隙圆盘止推气体轴承的物理模型的基础上，用特征线法求解了特征线坐标系下的非特征初值问题。通过对不同边界条件的分析，发现采用圆弧衔接轴承渐扩处的转折并逐步向转折点逼近的边界条件,才能正确求解出膨胀波区内参数值。 根据上述方法采用Fortran90编制了求解膨胀波系的计算程序，计算出特征线网格点参数，根据计算结果分析了气体在二维柱对称径向流中受到凸壁面转折点扰动后膨胀波区形状，以及波后的气流方向。此计算方法可用于径向来流的二维无旋柱对称流中曲线膨胀波的计算。
【关键词】：渐扩间隙圆盘止推气体轴承 曲线膨胀波 特征线法 超音速流
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH133.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 本课题研究意义和背景8-9
• 1.1.1 课题的研究意义8
• 1.1.2 课题的研究背景8-9
• 1.2 气体轴承的研究进展9-13
• 1.2.1 气体润滑轴承在国内外的发展现状9-11
• 1.2.2 静压气体轴承的静态性能和动态性能的研究11-12
• 1.2.3 气体轴承中超音速流的研究12-13
• 1.3 膨胀波的数学理论13-15
• 1.4 课题来源、研究内容及创新点15-16
• 1.4.1 课题来源15
• 1.4.2 本课题研究内容15
• 1.4.3 本课题创新点15-16
• 第2章 平行盘的物理建模与特征线坐标系16-25
• 2.1 平行圆盘止推气体轴承的物理模型16
• 2.2 理想气体在平行圆盘止推气体轴承间隙内的速度特性16-19
• 2.2.1 笛卡尔坐标系下的运动方程16-18
• 2.2.2 轴承流道面积对气流速度的影响18-19
• 2.3 自然坐标系19-22
• 2.3.1 自然坐标系的建立19-20
• 2.3.2 自然坐标系下的运动方程20-21
• 2.3.3 自然坐标系下的无旋流动21-22
• 2.4 特征线坐标系22-24
• 2.4.1 特征线坐标系的建立22-23
• 2.4.2 特征线坐标系与自然坐标系的转化关系23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 特征线坐标系下求解一维柱对称流25-31
• 3.1 双曲型方程特征线理论的基本结论25
• 3.2 相容性方程25-27
• 3.2.1 二维平面流中的相容性方程25-27
• 3.2.2 二维柱对称流中的相容性方程27
• 3.3 特征线法求解平行圆盘一维柱对称流27-29
• 3.4 算例分析29-30
• 3.5 本章小结30-31
• 第4章 渐扩盘的物理建模与特征线坐标系下的非特征初值问题31-38
• 4.1 渐扩间隙圆盘止推气体轴承的物理模型31-32
• 4.2 轴承间隙内第一条曲线膨胀波位置及参数计算32-33
• 4.3 轴承内壁面点和内部点的处理方法33-37
• 4.3.1 壁面点求解33-35
• 4.3.2 内部点求解35-37
• 4.4 本章小结37-38
• 第5章 特征线坐标系下二维柱对称流曲线膨胀波系的数值计算及结果分析38-60
• 5.1 特征线坐标系下求解二维柱对称流的具体步骤38-47
• 5.1.1 单壁面模型38
• 5.1.2 求解第二条特征线的参数38-43
• 5.1.3 求解第三条特征线及下游参数43-47
• 5.2 编程方法47-50
• 5.2.1 Fortran 90 中参数的定义47-48
• 5.2.2 程序编写过程及存储方式48-50
• 5.3 转折尖点处边界条件处理方法的机理研究50-56
• 5.3.1 转折尖点处边界条件不同提法与对应的特征线网格分析50-52
• 5.3.2 圆弧逼近尖点后的“类扇形”膨胀波区特性52-56
• 5.4 流场参数分析56-59
• 5.4.1 气流方向角等值线分析56-57
• 5.4.2 马赫数等值线分析57-59
• 5.5 本章小结59-60
• 第6章 结论与展望60-62
• 6.1 结论60-61
• 6.2 展望61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-68
• 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文68-69
• 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目69-70
• 附件70-74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：739409