基于质量守恒边界条件的油膜空穴研究

摘要

该论文对滑动轴承油膜空穴问题进行了分析研究.在前人研究的基础上,对Elrod算法进行了改进,推导得到基于质量守恒边界条件的描述完整油膜区和空穴区润滑形态的统一方程,并将这种处理方法称之为不可压缩流体空穴算法.该算法通过引入一个中间变量ξ和一个开关函数g,不同区域给ξ赋予不同的物理意义,将完整油膜区的雷诺方程和空穴区的润滑方程统一为一通用方程,可自动跟踪动态边界,使质量守恒边界条件能更为简便而精确地应用于轴承计算实际.该论文还进行了稳态工况下计入温度效应的油膜空穴问题研究,通过联立求解润滑方程、三维能量方程、三维热传导方程、温粘关系等非线性偏微分方程,得到了计入温度效应、空穴效应的径向轴承性能的计算方法.提出了求解能量方程时,对空穴区的处理方法.并将计算结果与按等粘假设计算所得结果进行了对比,发现温度效应对空穴压力、空穴区域的大小有影响,对轴承性能影响更为巨大.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1引言

1.2国内外油膜边界问题研究的历史和现状

1.3本论文的研究内容

第二章理论基础

2.1雷诺方程

2.2压力边界条件

2.3广义雷诺方程

2.4连续方程

2.5三维速度分布

2.6三维能量方程

2.7轴瓦的热传导方程

2.8温度边界条件

2.9温粘关系式

2.10数值计算方法

第三章稳态工况下油膜空穴问题分析

3.1基于质量守恒边界条件的不可压缩流体空穴算法

3.2方程的离散

3.3计算过程

3.3.1膜厚表达式

3.3.2油膜承载力

3.3.3收敛准则

3.3.4雷诺边界条件下的计算方法

3.3.5质量守恒边界条件下的计算方法

3.4计算结果与分析

3.4.1与实验结果的对比

3.4.2长径比、偏心率、间隙比对油膜压力的影响

3.5空穴压力的选取

3.6结论

第四章动载工况下油膜边界历史迁移问题的分析

4.1动载工况下的润滑方程

4.2圆形涡动下的油膜厚度

4.3计算方法

4.4计算实例与分析

4.4.1空穴的周期分布

4.4.2与实验结果的比较

4.4.3油膜压力分布

4.4.4承载力

4.4.5载荷角及轴心轨迹

4.4.6最大油膜压力与最小油膜厚度

4.4.7空穴压力的影响

4.5结论

第五章稳态工况下计入温度效应的油膜空穴问题研究

5.1稳态工况下计入温度效应的润滑方程

5.2温度场的求解

5.3空穴区的处理

5.4收敛准则

5.5计算过程

5.6算例与分析

5.6.1温度分布

5.6.2计入温度效应对油膜压力及空穴的影响

5.6.3计入温度效应下不同偏心率的影响

5.6.4不同进油温度的影响

5.6.5不同工况几何参数变化对温度分布的影响

5.7结论

第六章总结与期望

6.1总结

6.2期望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢

附录1符号表

附录2插图清单

附录3表格清单