本文關鍵詞：旋轉機械滑動軸承與密封結構流體動力特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：滑動軸承與密封結構是旋轉機械的關鍵部件。近年來隨著旋轉機械向高參數(shù)方向發(fā)展,滑動軸承產生的油膜振蕩與密封產生的氣流激振會嚴重影響旋轉機械的轉子的穩(wěn)定性。因此開展滑動軸承與密封結構流體動力特性的研究具有重要的理論意義與工程價值。本文首先對滑動軸承與密封結構流體動力特性進行了理論與實驗識別方法研究。在滑動軸承理論研究方面,本文分析了滑動軸承的工作原理,推導了Reynolds方程,分析了求解Reynolds方程的邊界條件,研究了滑動軸承流體動力特性的理論模型。在密封氣流激振理論研究方面,分析了密封氣流激振產生的主要原因,研究了密封流體動力特性的理論模型,設計和搭建了密封動力特性實驗臺,提出了利用不平衡同頻激勵法實驗識別密封流體動力特性系數(shù)。本文提出了一種能同時應用于瞬態(tài)求解滑動軸承與密封流體動力特性CFD動網格法�；瑒虞S承的動力特性系數(shù)是評價轉子穩(wěn)定性的重要參數(shù)。本文建立了基于CFD動網格技術的圓軸承、橢圓軸承與錯位軸承動力特性求解模型,在驗證求解模型準確性的基礎上,研究了橢圓度、錯位率、偏心率與轉速等因素對滑動軸承動力特性的影響規(guī)律。研究結果表明,與圓軸承相比,橢圓軸承與正錯位軸承各自具有兩個收斂的楔形間隙,能分別形成兩個流體動壓區(qū),有效增大了滑動軸承的阻尼系數(shù),滑動軸承增加橢圓度或錯位率可提高轉子穩(wěn)定性。引起密封失穩(wěn)的主要原因有流體動壓效應、螺旋形流動效應、Alford效應、三維流動效應等。針對高參數(shù)下密封流體動壓效應增強,氣流激振力增大的問題,借鑒錯位軸承理論,提出新型負錯位密封結構,將傳統(tǒng)圓形密封周向水平中分面由圓形設計成交錯形式,流體在轉子旋轉帶動下由小間隙流向大間隙,形成兩個發(fā)散的氣楔,消除密封流體動壓效應,抑制密封氣流激振力。本文建立了基于CFD動網格法的負錯位密封流體動力特性求解模型,在驗證求解模型準確性的基礎上,分析了偏心率、錯位率等因素對密封靜力與動力特性的影響規(guī)律。結果表明,負錯位密封能有效降低密封流體動壓效應,降低密封交叉剛度,增大密封主阻尼,增大密封等效剛度與等效阻尼,增強密封穩(wěn)定性。螺旋形流動效應是使密封產生交叉剛度,導致密封失穩(wěn)的主要原因。反預旋結構能有效減小密封螺旋形流動效應,而現(xiàn)有文獻對反預旋密封的動力特性系數(shù)的實驗研究較少,鮮有關于反預旋密封靜力與動力特性綜合研究成果報道。本文設計加工了5種無/有阻旋柵結構的密封與4種無/有反旋流結構的密封,從數(shù)值分析與實驗研究兩個方面分析反預旋結構對密封靜力與動力特性的影響規(guī)律。建立反預旋密封靜力特性CFD求解模型,數(shù)值分析反預旋結構對密封泄漏量、切向速度以及周向壓力分布的影響;設計搭建反預旋密封動力特性實驗臺,實驗測量了反預旋密封在不同壓比下的泄漏量,應用不平衡同頻激勵法實驗識別了反預旋密封動力特性。研究結果表明,反預旋結構能有效減小密封間隙內流體周向流速,周向壓力差;阻旋柵結構會減小密封泄漏量,而反旋流結構會增大密封泄漏量;反預旋結構能有效減小密封交叉剛度,增大密封主阻尼,增加密封等效阻尼,提高密封穩(wěn)定性。
【關鍵詞】：滑動軸承 密封 靜力特性 動力特性 動網格 不平衡同頻激勵法
【學位授予單位】：沈陽航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH133.3
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第1章 緒論13-25
• 1.1 課題來源與研究意義13-15
• 1.1.1 課題來源13
• 1.1.2 課題研究意義13-15
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀15-22
• 1.2.1 滑動軸承與密封流體激振理論研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.2 滑動軸承流體動力特性數(shù)值研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.3 密封形式研究現(xiàn)狀17-20
• 1.2.4 密封流體動力特性研究現(xiàn)狀20-22
• 1.3 本文主要研究內容22-25
• 第2章 滑動軸承與密封流體動力特性理論與實驗識別方法研究25-44
• 2.1 滑動軸承流體動力潤滑理論研究25-33
• 2.1.1 滑動軸承工作原理25-27
• 2.1.2 流體動力潤滑基本理論27-33
• 2.1.3 滑動軸承流體動力特性理論模型33
• 2.2 密封氣流激振理論研究33-36
• 2.2.1 密封氣流激振機理33-35
• 2.2.2 密封流體動力特性理論模型35-36
• 2.3 密封動力特性實驗識別方法36-41
• 2.3.1 實驗裝置36-38
• 2.3.2 氣缸阻抗函數(shù)測定方法38-39
• 2.3.3 密封動力特性實驗識別39-41
• 2.4 滑動軸承與密封流體動力特性數(shù)值研究方法41-42
• 2.5 本章小結42-44
• 第3章 滑動軸承流體動力特性CFD數(shù)值研究44-56
• 3.1 滑動軸承動力特性數(shù)值分析44-45
• 3.1.1 求解模型44-45
• 3.1.2 滑動軸承網格劃分45
• 3.2 滑動軸承動力特性CFD求解模型建模方法45-48
• 3.2.1 控制方程45-46
• 3.2.2 邊界條件46
• 3.2.3 基于CFD動網格法的控制方程離散46-48
• 3.3 滑動軸承靜力與動力特性求解48-55
• 3.3.1 滑動軸承靜力與動力特性求解準確性驗證48-49
• 3.3.2 滑動軸承靜力特性結果分析49-51
• 3.3.3 滑動軸承動力特性結果分析51-55
• 3.4 本章小結55-56
• 第4章 負錯位密封流體靜力與動力特性數(shù)值研究56-68
• 4.1 負錯位密封設計思路的引出56-57
• 4.2 負錯位密封動力特性CFD求解模型建模方法57-61
• 4.2.1 控制方程57-59
• 4.2.2 湍流模型59-60
• 4.2.3 邊界條件60
• 4.2.4 控制方程的離散方法與求解60-61
• 4.3 負錯位密封靜力與動力特性數(shù)值分析61-67
• 4.3.1 求解模型61-62
• 4.3.2 求解模型網格化分62
• 4.3.3 密封求解模型準確性驗證62-63
• 4.3.4 負錯位密封流場特性分析63-64
• 4.3.5 負錯位密封動力特性分析64-66
• 4.3.6 負錯位密封穩(wěn)定性分析66-67
• 4.4 本章小結67-68
• 第5章 反預旋密封流體靜力與動力特性數(shù)值與實驗研究68-89
• 5.1 反預旋密封結構68-69
• 5.2 反預旋密封求解模型69
• 5.2.1 阻旋柵密封求解模型69
• 5.2.2 反旋流密封求解模型69
• 5.3 反預旋密封求解模型網格劃分69-70
• 5.4 邊界條件70-72
• 5.4.1 阻旋柵密封流場特性邊界條件70-71
• 5.4.2 反旋流密封流場特性邊界條件71-72
• 5.5 反預旋密封靜力特性分析72-79
• 5.5.1 速度場分析72-73
• 5.5.2 壓力場分析73
• 5.5.3 反預旋對密封內流體切向速度的影響73-76
• 5.5.4 反預旋對密封內流體周向壓力分布的影響76-79
• 5.6 反預旋密封靜力與動力特性實驗分析79-87
• 5.6.1 實驗裝置79-80
• 5.6.2 密封靜力與動力特性實驗結果分析80-87
• 5.7 本章小結87-89
• 結論89-92
• 參考文獻92-96
• 致謝96-97
• 攻讀碩士期間發(fā)表（含錄用）的學術論文97-98

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本文編號：301461