胀流型流体狭缝流流动增强现象研究

用激光多普勒测速法(LDV)测量了一种胀流型流体——107 胶溶液的狭缝流的速度剖面和近壁速度。在对 Poiseuille’s 流的公式作有关侧壁影响的修正后,将 LDV 的测量结果和总体参量测量结果结合,分析了该流动的增强的迹象和数量。表明用 LDV 详细研究流动增强现象是可行的。

狭缝节流静压干气密封稳态性能数值模拟

为进一步优化提升静压干气密封的气膜开启能力,将狭缝节流器与静压干气密封相结合,设计狭缝节流静压干气密封,采用Fluent软件探究狭缝节流器结构参数和布列方式对干气密封性能的影响。结果表明:与经典小孔节流静压干气密封相比,相同节流面积下狭缝节流静压干气密封具有更高的气膜开启力;狭缝、均压槽周径比对静压干气密封气膜开启力的影响相互独立,存在最佳的周径比使得气膜开启力最大;在径向宽度一定的前提下,均压槽的平面空间越充裕,密封间隙内的气膜高压区范围越广、压力均布效果越好;狭缝沿径向、周向的列数增加均能提升气膜开启力;与周向连续狭缝布列相比,非连续性狭缝布列会导致更高的开启力。

狭缝节流气体静压润滑方程式的离散化和相容性条件

提出了一种将常用不同结构形式的狭缝节流气体静压轴承基本方程式的相容变换条件,把结构种类繁多的狭缝节流气体静压轴承的分析,变换成统一的等价标准形式轴承的计算,使自动化编程成为可能。还利用加权余量法把偏微分方程式离散化,把二阶偏微分方程降阶为一阶,放松了对插值函数连续度的要求,便于借助有限元技术分析狭缝节流气体静压轴承的流场参数,给出了计算轴承承载特性的方法。同时,将该方法成功地应用于动压轴承的计算中。

单狭缝节流径向静压气体轴承的静态特性研究

Fluent软件对单狭缝节流径向静压气体轴承的静态特性进行三维建模计算,研究了轴承长径比、节流狭缝宽度、节流狭缝深度、气膜厚度等对轴承静态特性的影响规律,得到以下结论：1在轴承各参数确定的情况下,当轴承的长径比取1.6时轴承具有较高的承载力和刚度;2狭缝宽度大于8μm时,狭缝宽度越大,轴承的承载、刚度越小,耗气量越大;3节流狭缝深度越大,轴承静态特性越佳,但综合考虑制造难度,狭缝深度在20 mm时最佳;4气膜厚度存在最佳承载和刚度状态值;5偏心率为0.1~0.4时,轴承的刚度取得最大值,承载随偏心率的增大而增大,耗气量则相反。

狭缝节流静压气体止推轴承性能研究

为研究狭缝节流气体止推轴承流场特性,利用运动方程、连续性方程及气体状态方程推导了流场的压力分布公式、质量流量公式和最佳刚度条件,并在一定的参数条件下计算了轴承的承载和刚度。理论分析和计算结果表明,在其他参数相同的条件下,轴承的承载力和质量流量随狭缝的宽度的增加而增加;随着狭缝深度的增加而减小;在其它结构参数相同的条件下,随着狭缝深度的增加,最大刚度对应的气膜厚度逐渐减小,最大刚度值增加;随着狭缝宽度的减小,最大刚度对应的气膜厚度逐渐减小,最大刚度值增加。

小间隙下狭缝节流静压气体止推轴承静态性能的研究

减小气膜间隙可以提高气体轴承的刚度和承载,为研究小间隙下狭缝节流气体止推轴承静特性,运用FLUENT软件对小间隙下狭缝节流止推轴承进行流场仿真。采用滑移边界条件对小间隙下轴承流场进行计算,结果表明,随着气膜厚度的增加,滑移的影响逐渐减小,当膜厚大于等于4μm时滑移影响可以忽略。计算了狭缝结构对轴承静特性的影响,结果表明,在其他参数相同的条件下,轴承的承载力随狭缝的宽度的增加而增加;随着狭缝深度的增加而减小。在其它结构参数相同的条件下,随着狭缝宽度的减小,最大刚度值增加,最大刚度对应的气膜厚度逐渐减小;随着狭缝深度的增加,最大刚度值增加,最大刚度对应的气膜厚度逐渐减小。

螺旋槽狭缝节流动静压气体止推轴承静态特性

为优化动静压气体止推轴承的承载特性,设计一种具有螺旋槽和狭缝节流器结构的动静压气体止推轴承,采用Fluent对轴承静态特性进行仿真分析,通过改变主轴转速、供气压力,研究气膜厚度、螺旋槽宽度、狭缝厚度等参数对轴承静态特性的影响。结果表明:相对狭缝节流止推轴承,增加螺旋槽结构可以提升轴承的动压效应增强,从而提升轴承的承载力和刚度;相同条件下,气膜厚度越大,轴承的承载力和刚度越小;主轴转速和供气压力增加,承载力和刚度均提升明显;螺旋槽宽度增加,轴承的承载力和刚度先增大后减小;狭缝厚度增大,轴承的承载力先增大后不变,刚度先增加后减小;狭缝深度提升,轴承的承载力减小,刚度先增大后减小。

不同长径比下狭缝节流气体静压轴承的特性研究

狭缝节流气体静压轴承具有较高的承载力和刚度,被广泛应用于工业领域中,其性能的优劣对主轴的性能有决定性的影响。为此采用FLUENT软件对狭缝节流气体静压轴承进行三维建模仿真,研究了轴承长度、轴承直径、狭缝类型(连续与非连续)以及狭缝数量对轴承静态特性的影响,分析了相同和不同长径比下狭缝节流气体静压轴承的静态特性,得到了4种狭缝节流气体静压轴承的承载力、刚度和耗气量的变化趋势。对狭缝节流气体静压轴承的设计研究有一定参考价值。

狭缝节流空气静压轴承局部气膜流场的直接数值模拟

采用3阶精度的迎风格式及2阶精度的中心差分格式,直接求解二维非定常N-S方程组,研究狭缝节流空气静压轴承压降恢复之后区域的流场特性。使用雷诺方程计算相同位置气膜中心处的流场状态,并与直接数值模拟方法的计算结果进行对比。结果表明:雷诺方程与N-S方程在计算域内计算结果基本一致,两者压力偏差为0.173%,速度偏差为1.217%;流场压力、密度沿气流方向逐渐减小,但在气膜方向几乎不变;流场速度、压力梯度沿气流方向逐渐增加,速度在流场出口处达到最大值;直接数值模拟方法得到了流场的温度变化,即整个流场的温度变化很小,温度整体呈上下高、中心低的分布,而雷诺方程无法计算得出整个流场的温度变化情况;采用雷诺方程计算轴承压降恢复之后区域的流场是合理的。

人字槽狭缝节流动静压气体轴承的静态特性研究

针对人字槽狭缝节流动静压气体轴承,采用Solid Works软件进行三维建模,采用ICEM软件分区对三维模型进行网格划分,运用ANSYS环境下的Fluent软件进行仿真求解。研究了轴承转速n、狭缝类型(连续狭缝与非连续狭缝)、狭缝数m、人字槽数N、偏心率ε等轴承参数对人字槽狭缝节流动静压气体轴承的静态特性的影响规律。结果表明:随着轴承转速的提高,轴承的静态特性提高,非连续狭缝和连续狭缝对人字槽动静压轴承的承载力、静刚度以及耗气量的影响趋势相同;从轴承的承载力、静刚度以及耗气量考虑,非连续狭缝的静态特性优于连续狭缝。当偏心率ε约为0.6,人字槽面积占轴承内壁表面积约为0.1,人字槽个数N为10～12,狭缝段数m为7以及狭缝宽度b1为16～18μm时,人字槽狭缝节流动静压气体轴承的静态特性最佳。

主动控制狭缝节流气浮支承结构及承载特性研究

为实现气浮支承承载性能的主动调节,设计一种主动控制狭缝节流气浮支承,可通过调节狭缝节流面积来调节气浮轴承承载力。建立气浮轴承CFD模型,运用动网格技术研究径向狭缝高度、供气压力和气膜厚度对气浮支承承载力的影响。结果表明:通过主动调节狭缝节流面积可以实现承载力的动态调节;增大狭缝节流面积可以增大承载力变化范围,增大供气压力、径向狭缝高度及减小气膜厚度可提高气浮支承静态承载力。所设计主动控制狭缝结构可以实现气浮支承承载性能的动态调节,为今后主动控制气浮支承的应用与发展奠定了理论基础。

狭缝节流气体静压轴承静态特性研究进展

狭缝节流气体静压轴承在工业生产的很多相关领域中有着重要的应用,承载能力、气体质量流量等静态特性对其稳定性有着很大影响。介绍了狭缝节流气体静压轴承相较于其他节流形式的优势,给出了狭缝节流气体静压轴承静态特性的理论建模仿真分析,重点阐述了近年来基于Fluent的狭缝节流气体静压轴承静态特性的研究现状,以及提高其静态特性的方法和不同工况下的实际应用,归纳了其特点并为以后研究狭缝节流气体静压轴承的静态特性提供相应参考,最后初步展望了狭缝节流气体静压轴承的未来研究方向。

制造误差对气体静压轴承涡流力矩影响分析方法研究

采用有限元方法研究了制造误差对狭缝节流气体静压轴颈—止推轴承的涡流力矩的影响。对于轴颈—止推相连结构的气体轴承 ,通过相容变换进行统一编程计算 ;在离散化过程中 ,利用加权余量法将二阶偏微分方程降低一阶 ,放松了对插值函数连续度的要求 ,便于借助有限元技术分析狭缝节流气体静压轴承的流场参数。分析了狭缝气膜宽度误差和轴颈圆度误差对涡流力矩的影响 ,以及轴颈的不同安装角度、偏心等因素对涡流力矩的影响。经对比验证 ,有限元计算结果与实测结果基本一致 ,研究结果对于气体静压轴颈—止推轴承的设计。

新型微孔节流气体静压轴承的特性研究

针对狭缝节流静压气体止推轴承的狭缝加工质量难以保证的问题,提出了一种微孔节流气体静压止推轴承。基于Fluent软件,保证轴承的总节流面积相同,通过改变气膜厚度、节流孔(缝)深度,对比研究了狭缝节流和微孔节流静压气体止推轴承的承载力、刚度及耗气量;其后对轴承的总节流面积取不同值时的轴承特性进行分析对比,从而判断了两种轴承在一定条件下是否具有互换性。结果表明:气膜厚度、节流孔(缝)深度、轴承的总节流面积取不同值时,微孔节流静压气体止推轴承在承载力、刚度及耗气量上都与狭缝节流静压气体止推轴承有较高的一致性;在一定的工况下,微孔节流静压气体止推轴承可以代替狭缝节流静压气体止推轴承。

气体静压轴颈-止推串接型轴承涡流力矩的有限元分析

采用有限元方法研究了制造误差对狭缝节流气体静压轴颈止推串接型轴承的涡流力矩的影响,主要分析了狭缝宽度误差和轴颈圆度误差对涡流力矩的影响,以及轴颈的不同安装角度、偏心等因素对涡流力矩的影响。经对比验证表明,有限元计算结果与实测结果基本一致,研究结果对于气体静压轴颈止推轴承的设计、装配优化和性能预测具有重要的指导意义。

超燃冲压发动机燃烧室流动问题的数值验证

基于三维可压缩RANS方程,结合有限速率化学反应模型,发展了一套模拟多组元化学反应与湍流流动的计算程序。通过对超燃冲压发动机燃烧室内的几种典型流动问题,如横向喷流问题、后向台阶流动问题和氢/空气化学反应问题进行数值模拟,验证计算程序的可靠性,将数值模拟结果与实验结果进行了对比,结果吻合较好。

电解质浓度对反气泡稳定性影响机理研究

反气泡的稳定性受到多种因素的影响。提高溶液电解质浓度可以延长反气泡的稳定时间。在对反气泡内外液面受力分析的基础上,引入Reynolds方程,研究压力差对平板狭缝流动的影响,从理论上揭示电解质浓度对反气泡稳定性的影响机理,并通过实验证明理论分析的正确性。为制造长稳定时间的反气泡提供指导。

反气泡内液球有无电解质对反气泡稳定时间的研究

反气泡的结构与气泡正好相反,是液-气-液组成的球形结构,现阶段对于反气泡的研究,并没有对反气泡的内液球与外液环境进行区分。该实验制备的反气泡,内液球为纯净水与洗洁精的混合液,而外界液体环境为Nacl溶液与洗洁精的混合液。实验得出,当反气泡的内液球与外界液体环境不同时,稳定时间比内外液相同的反气泡更短。这是因为前者气膜内外的压降大于后者。

制造误差对气体静压轴颈-止推轴承静特性影响

为了分析制造误差对轴颈 -止推相连型结构气体静压轴承的影响 ,提出了相容性变换条件 ,将轴颈和止推轴承进行统一分析 ;在离散化过程中 ,利用加权余量法将二阶偏微分方程降低一阶 ,放松了对插值函数连续度的要求 ,便于借助有限元技术分析狭缝节流气体静压轴承的流场参数。研究了平行度、圆度和端面垂直度等制造误差对静态特性的影响 ;重点分析了轴颈轴承和止推轴承之间的相互影响 ,发现了轴颈的锥度误差会影响轴向承载能力 。

环形进气锥腔结构静压气体轴承性能研究

中心进气锥腔轴承承载力较高,但气腔容积较大,稳定性较差。对中心进气锥腔轴承结构进行改进,提出环形进气锥腔气体轴承;建立供气孔和轴承间隙组成的完整气体轴承流场,采用层流模式计算不同轴承结构参数时的压力分布、承载力和气容比,并计算优化结构的轴承的承载力和刚度。结果表明,在一定范围内增大锥腔高度和锥腔半径可以提高承载力,增大气容比;改进后的气体轴承承载力和刚度较高,气腔容积大大减小,稳定性提高。