涡轴发动机挤压油膜阻尼器阻尼特性数值与实验研究

摘要

挤压油膜阻尼器具有结构紧凑,减震效果明显等诸多优点,被广泛应用在航空发动机,舰船燃气轮机以及工业深孔加工中。工程中对于挤压油膜阻尼器的参数设计大多采用试凑法,对于确定的轴系设计多个挤压油膜阻尼器,逐一尝试直至减震效果满足实际需求,这种方法效率低下,需要进行较多的测试和实验。本文采用商用数值软件Fluent,分析了挤压油膜阻尼器工作过程中的压力分布特性和油膜力特性,进一步计算了阻尼系数,并结合实验分析了阻尼器长度,半径间隙等参数对阻尼系数的影响。本文的主要内容如下:
　　1)建立挤压油膜阻尼器的有限元模型,包括进行网格划分,定义边界条件,进行网格无关性和时间步长无关性验证以保证数值计算的精度.进行流态计算确保模型选择的准确.编写动网格边界运动程序,定义动网格以及气穴模型等工作。
　　2)对比了高等转子动力学中阻尼特性测定实验数据,结果表明采用Fluent仿真模型计算的油膜力来计算阻尼系数结果是比较准确的。本文对比了气穴模型和无气穴下油膜压力分布以及油膜力的动态特性,结果表明气穴模型的使用在一定程度上减小了油膜力的幅值,并使得油膜力波形出现了一定程度的滞后。
　　3)本文通过研究油膜间隙,阻尼器长度以及激振力频率分别对阻尼系数的影响,得出了包含了气穴模型的仿真结果一般是介于单相雷诺方程有限长轴承假设半油膜和全油膜结果之间的这一结果。
　　4)实验结果表明,在没有压力供油或者供油压力较低的情况下,数值仿真的结果同实验结果符合得较好。数值仿真的计算结果可以作为实验和设计的参照。当存在着较高的压力供油时或者其他抑制空化现象的措施时,数值结果与实验结果偏差较大,使用无气穴模型的结果更为准确。

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第1章 绪论

1.1课题背景以及研究意义

1.2 挤压油膜阻尼器简介

1.3 挤压油膜阻尼器国内外研究现状

1.4 本文研究内容

第2章 挤压油膜的数值建模

2.1挤压油膜的雷诺方程

2.2油膜几何模型的建立

2.3油膜模型的网格划分

2.4 边界条件与流动状态

2.5 定义相与气穴模型

2.6 定义动网格以及边界运动形式

2.7 网格无关性与时间步长无关性验证

2.8 小结

第3章 气穴下油膜压力及油膜力特性分析

3.1挤压油膜阻尼器的动态参数识别

3.2气穴现象对油膜压力分布的影响

3.3油膜力动态特性

3.4小结

第4章 挤压油膜阻尼系数数值结果

4.1半径间隙对挤压油膜阻尼器阻尼特性的影响

4.2阻尼器长度对挤压油膜阻尼器阻尼特性的影响

4.3不同激振频率对挤压油膜阻尼器阻尼特性的影响

4.4小结

第5章 挤压油膜阻尼器阻尼特性实验

5.1试验目的

5.2实验台介绍

5.3试验原理

5.4实验结果

5.5实验误差分析

5.6本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

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