挤压油膜阻尼器空化流场及动力特性数值模拟

摘要

燃气轮机以其启动和加速快，功率密度大等优势在舰船中的应用具有非常广阔的前景。转子-轴承系统是燃气轮机的核心部件，其振动问题关系到燃气轮机整机的安全可靠性。挤压油膜阻尼器作为一种被动减振原件具有结构简单、减振效果明显等特点，在航空发动机和舰船燃气轮机得到了广泛的应用。由于其在工作过程中油膜流场会产生空化现象，形成两相流，气泡在液体油膜中的生成和溃灭对挤压油膜阻尼器的动力特性具有非常大的影响，本文基于两相流动理论，针对某型燃气轮机挤压油膜阻尼器的实际结构，开展了数值模拟研究。主要工作如下:
　　本文首先基于单相流及两相流模型，利用动网格技术建立挤压油膜阻尼器三维非定常求解模型，相比单相流理论计算结果，基于两相流理论的油膜内环低压区前部低压区域变小，后部增大。当压力值降低至空化压力，滑油蒸发聚集形成气穴，气穴分布区域随轴颈进动而运动，具有良好的周期性，体积含气率幅值受进油孔高油压影响较大。其次，从进动频率、偏心率、进油压力与中心槽结构参数等四个方面出发，分析油膜环压力与气穴分布、体积含气率以及油膜力大小等流场特性受其影响情况。进一步研究挤压油膜阻尼器动力特性系数的识别方法。在此基础上，最后对比分析单相流理论与两相流理论求得的挤压油膜阻尼器动力特性系数，同时得到不同影响因素下动力特性系数变化情况。研究发现，挤压油膜阻尼器动力特性受进动频率与偏心率影响显著，对进油压力及中心槽参数敏感度相对较低。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究目的及意义

1．2 挤压油膜阻尼器的工作原理及结构形式

1．2．1 挤压油膜阻尼的工作原理

1．2．2 挤压油膜阻尼器的结构形式

1．3 挤压油膜阻尼器的研究现状

1．3．1 减振性能及影响因素

1．3．1 流场分析的研究现状

1．3．3 动力特性的研究

1．4 本文主要研究内容

第二章 挤压油膜阻尼器流场建模方法

2．1 引言

2．2 数值方法

2．3 基于CFD软件的SFD流场三维数值建模

2．3．1 基于CFD软件的挤压油膜阻尼器物理模型及边界条件

2．3．2 动网格技术

2．3．3 两相流模型

2．3．4 空化模型

2．4 本章小结

第三章 挤压油膜阻尼器空化流场特性的数值模拟

3．1 引言

3．2 单相流与两相流理论下SFD流场特性分析

3．2．1 两种模型挤压油膜阻尼器压力分布对比分析

3．3．2 两相流模型挤压油膜阻尼器空化流场特性

3．3 不同影响因素下SFD空化流场特性

3．3．1 进动频率对空化流场的影响

3．3．2 偏心率对空化流场的影响

3．3．3 进油压力对空化流场的影响

3．3．4 中心槽结构对空化流场的影响

3．4 本章小结

第四章 挤压油膜阻尼器动力特性分析

4．1 引言

4．2 挤压油膜阻尼器动力特性系数识别方法

4．2．1 内轴颈进动轨迹表示方法

4．2．2 油膜力线性化

4．2．3 SFD动力特性系数识别

4．3 两种模型挤压油膜阻尼器动力特性分析

4．3．1 油膜力分析

4．3．2 动力特性系数识别

4．4 不同影响因素SFD动力特性分析

4．4．1 进动频率对动力特性的影响

4．4．2 偏心率对动力特性的影响

4．4．3 进油压力对动力特性的影响

4．4．4 中心槽对动力特性的影响

4．5 本章小结

结论

展望

参考文献

致谢

攻读学位期间公开发表论文

作者简介