基于动网格的水润滑轴承-转子系统动特性分析

摘要

为研究海水淡化泵水润滑轴承与转子耦合系统的非线性动力学特性,采用一种新的变流域流场计算的结构化网格技术对水润滑轴承的瞬态流场进行瞬态计算,基于计算流体力学(CFD)的润滑流场与转子动力学之间的弱耦合计算方法,进行转子与轴承之间的耦合计算。本文主要研究了进水压力、转速和不平衡载荷等主要参数对水润滑轴承轴颈涡动轨迹的影响,并将获得的承载力、轴心位移等主要运动参数进行傅里叶转化,获得其频谱特性,通过频谱分析,了解其频率构成,分析其非线性特征的变化规律。研究结果表明,进水压力的增大可使轴颈涡动振幅减小,涡动中心先降后升,在压力为1.4MPa时涡动中心位置最低;转速的增加使得轴颈涡动中心向右上方移动,轴颈涡动振幅增大,导致轴承转子-系统对外来激振力、不平衡力敏感程度增高;不平衡载荷的增加导致轴颈涡动振幅明显增加,是影响轴承转子-系统稳定的重要因素。对轴承运动参数进行频谱分析,可以看出其频率不仅包含与转速相同的基频,还包含了二倍频与三倍频,这充分说明水润滑轴承系统的非线性特征。