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专利号: 2022115991957
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-03-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于Fluent的动压滑动轴承油膜刚度阻尼求解方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:构建动压滑动轴承的轴瓦与轴颈间隙内的油膜模型;

步骤2:对油膜模型进行结构化网格划分,获得轴承油膜网格文件;

步骤3:将步骤2所述油膜网格文件导入Fluent软件,设定轴颈初始稳定位置;

步骤4:在步骤3所述Fluent软件中设置轴颈速度扰动宏、轴颈油膜力监测宏和轴心轨迹监测宏,并设置各宏的控制条件;

步骤5:设置流场计算控制参数,利用轴颈速度扰动宏对轴颈施加速度扰动,通过轴颈油膜力监测宏和轴心轨迹监测宏监测分别获得轴颈面受油膜沿X方向油膜力、轴颈面受油膜沿Y方向油膜力以及轴颈轴心位移;

步骤6:确定计算模型并设置控制参数,利用迭代求解模型开始迭代求解;

步骤7:如果轴颈面受油膜沿X方向油膜力与轴颈面受油膜沿Y方向油膜力的比值小于设定收敛阈值,且轴颈轴心位移S位于设定位移阈值范围内,判断为收敛,进入步骤9;否则,判断为不收敛,进入步骤8;

步骤8:开启动网格模型并在Fluent软件中设置轴颈表面节点位移宏,调整轴颈位置,并返回步骤4;

步骤9:通过轴颈油膜力监测宏和轴心轨迹监测宏采集油膜压力监测数据和轴心轨迹监测数据;

步骤10:根据油膜压力监测数据和轴心轨迹监测数据求解滑动轴承的油膜刚度和油膜阻尼;

步骤10中的数据处理具体过程为:

步骤101:动压滑动轴承的轴颈在稳定位置受到速度扰动时,油膜力变化和扰动位移之间的关系是非线性的,当扰动位移较小时,油膜力与扰动的线性关系表达为:其中,Fx、Fy分别为轴颈受到沿X、Y方向的油膜力;Fx0、Fy0分别为轴颈位于轴心稳定位置处时轴颈受到沿X、Y方向的油膜力;x、y分别为任意时刻轴心位置与轴心稳定位置之间沿X、Y方向的距离; 分别为任意时刻轴心的运动速度;Kxx、Kyy均为直接刚度系数;Kxy、Kyx均为交叉刚度系数;Cxx、Cyy均为直接阻尼系数;Cxy、Cyx均为交叉阻尼系数;

步骤102:

当扰动速度沿X方向时,在T/4处: 在T处:

当扰动速度沿Y方向时,在T/4处: 在T处:

其中,A为施加的速度扰动的位移幅值;ω为施加的速度扰动的扰动角速度;T为施加的速度扰动的扰动周期,求解获得动压滑动轴承的油膜刚度Kxx、Kyy、Kxy、Kyx和油膜阻尼Cxx、Cyy、Cxy、Cyx。

2.根据权利要求1所述的一种基于Fluent的动压滑动轴承油膜刚度阻尼求解方法,其特征在于,所述步骤1中油膜模型包括进油口、油槽和油膜。

3.根据权利要求1所述的一种基于Fluent的动压滑动轴承油膜刚度阻尼求解方法,其特征在于,所述步骤2中对油膜模型进行结构化网格划分时采用进油口、油槽、油膜分块划分的方式进行划分,划分结束后采用网格组装获得完整的油膜网格模型,并根据完整的油膜网格模型导出获得轴承油膜网格文件。

4.根据权利要求1所述的一种基于Fluent的动压滑动轴承油膜刚度阻尼求解方法,其特征在于,轴心轨迹监测宏采集的监测数据包括任意时刻轴心位置与轴心稳定位置之间沿X、Y方向的距离,任意时刻轴心的运动速度,以及轴颈轴心位移。

5.根据权利要求1所述的一种基于Fluent的动压滑动轴承油膜刚度阻尼求解方法,其特征在于,轴颈油膜力监测宏采集的监测数据包括轴颈受到沿X、Y方向的油膜力,以及轴颈位于轴心稳定位置处时轴颈受到沿X、Y方向的油膜力。

6.根据权利要求1所述的一种基于Fluent的动压滑动轴承油膜刚度阻尼求解方法,其特征在于,所述步骤5中对轴颈施加的速度扰动为分别沿X方向与Y方向的两次相互独立的速度扰动,速度扰动表示为:其中,V表示速度扰动;A表示速度扰动的位移幅值;ω表示扰动角速度;T表示扰动周期;t表示扰动时间。

7.根据权利要求1所述的一种基于Fluent的动压滑动轴承油膜刚度阻尼求解方法,其特征在于,所述步骤6中所选择的计算模型为:材料模型选择混合物模型,质量传递方式选择全空化模型,迭代求解模型选择压力基分离求解模型;所述步骤6中控制参数设置为:设‑5置求解过程为瞬态计算,时间步长设置为1e ,每个时间步长迭代20次,时间步数设置为

10000。