超低溫高速重載球軸承作為當(dāng)今航天領(lǐng)域大推力液體火箭中重要的零部件。在現(xiàn)階段,國內(nèi)對于以數(shù)值模擬的角度對超低溫重載軸承試驗(yàn)器的內(nèi)部流動以及流場傳熱進(jìn)行準(zhǔn)確的研究還存在著一定的技術(shù)短板。針對現(xiàn)階段存在的問題,本文建立了軸承試驗(yàn)器的有限元研究模型來解決存在的已知問題,預(yù)測流場內(nèi)部壓力以及溫度分布,并通過數(shù)值模擬的結(jié)果的對軸承試驗(yàn)器的設(shè)計(jì)方案改進(jìn)提供依據(jù)。主要的研究內(nèi)容如下:（1）軸承間隙流場有限元計(jì)算模型的建立。通過采用數(shù)值模擬分析軸承間隙流場,分別在不同的網(wǎng)格類型以及標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型、RNG k-ε湍流模型和realizable k-ε湍流模型這三種湍流模型下的速度以及壓力場的研究方法。得出了六面體網(wǎng)格更能捕捉流場中的渦旋,精度相對于四面體網(wǎng)格較高。但計(jì)算時(shí)所需要的時(shí)間較長,消耗相對于四面體網(wǎng)格流場較大。對比三種湍流模型對軸承間隙流場數(shù)值分析得出壓力場的模擬結(jié)果基本相同,但標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型對于流場內(nèi)部的速度場旋轉(zhuǎn)以及彎曲不能很好的分析出來,而RNG k-ε湍流模型在三種湍流模型中的仿真效果較好。（2）對試驗(yàn)器腔體內(nèi)導(dǎo)流區(qū)域進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。以超低溫高速重載球軸承試驗(yàn)器內(nèi)上部液氮腔的流體導(dǎo)流... 

【文章來源】：陜西科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１滾動軸承失效Ｉ６】??Ｆ．－１?Ｒｏｌｌｎｅａｒｎａｕｒｅ??

?陜西科技大學(xué)碩士學(xué)位論文???Ｈ＇?＾５＾?????圖１－３重載軸承試驗(yàn)器州??Ｆｉｇ．?１－３?Ｈｅａｖｙ?ｌｏａｄ?ｂｅａｒｉｎｇ?ｔｅｓｔｅｒ??通過對國內(nèi)外研究文獻(xiàn)進(jìn)行總結(jié)及分析可以看到在國內(nèi)外對流體仿真技術(shù)以及通道??內(nèi)流場具有較為成熟的研究。在湍流理論、傳熱流動等基礎(chǔ)理論方面國外的研究較為先??進(jìn)。主要在于國外在試驗(yàn)過程中的設(shè)備投入巨大，具有較為先進(jìn)的真機(jī)試驗(yàn)條件。而國??外為了將數(shù)值模擬的精度提高，考慮多方面因素影響，如熱效應(yīng)、空化等，不斷將計(jì)算??模型進(jìn)行完善與優(yōu)化。使得在流體仿真中所采用的理論基礎(chǔ)與邊界條件不斷接近于真是??工程條件，從而使流體機(jī)械中的流體仿真技術(shù)研究有了更快速的發(fā)展。國內(nèi)在此方面的??研究起步較晚，但隨著國家科研實(shí)力的不斷提升，我國在利用計(jì)算流體動力學(xué)實(shí)現(xiàn)數(shù)值??模擬的研宄方面也立于國際領(lǐng)先地位。但是在超低溫重載高速軸承的研宄過程中，一方??面由于我國起步較晚，另一方面因?yàn)閲H技術(shù)的封鎖導(dǎo)致我國的研究較為尷尬。??為此，為了對超低溫高速重載軸承進(jìn)行較為全面的研宄，那對超低溫高速重載軸承??試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)以及可視化、內(nèi)部流場的研究就變得非常重要。我國雖然利用ＣＦＤ對各種??流體機(jī)械內(nèi)流場有著非常豐富的研究，但對軸承試驗(yàn)器內(nèi)部流嘗軸承流場仿真精度等??方面的研究還不夠深入。隨著近年來很多學(xué)者對流場精度，內(nèi)流道流體流動、傳熱的機(jī)??理不斷深入研究，現(xiàn)階段對建立超低溫高速重載軸承試驗(yàn)器內(nèi)流場的數(shù)值模擬體系，提??高仿真精度，從有限元的角度幫助軸承進(jìn)行穩(wěn)定高效的工作及軸承試驗(yàn)器的設(shè)計(jì)制造，??最終對提高液體火箭發(fā)動機(jī)的性能做出具有較高可信度的數(shù)值結(jié)果分析。??１．５本文主要

陜西科技大學(xué)碩士學(xué)位論文??３軸承間隙流場流動研宄??在超低溫高速重載軸承試驗(yàn)器中，低溫流體介質(zhì)進(jìn)入結(jié)構(gòu)內(nèi)部流路并會通過被試軸??承間隙，再通過流道向出口流出。然而被試軸承的間隙非常的狹小，就會導(dǎo)致低溫流體??介質(zhì)通過軸承間隙的流場區(qū)域狹窄并且流場結(jié)構(gòu)復(fù)雜。在利用ＡＮＳＹＳ?ＦＬＵＥＮＴ進(jìn)行數(shù)??值模擬時(shí)，保證數(shù)值模擬的精度是非常重要的。在實(shí)際工程中，當(dāng)流體沖過軸承區(qū)域時(shí)，??需要保證流場在通過軸承流道兩端的流體壓差并未發(fā)生較大的變化，從而保證流場內(nèi)不??會因?yàn)閴毫ψ兊突蛘弋a(chǎn)生負(fù)壓而導(dǎo)致空化效應(yīng)的產(chǎn)生，最終影響流場的散熱效率。本節(jié)??以軸承區(qū)域流場為研宄對象，采用ＣＦＤ計(jì)算分析軟件ＡＮＳＹＳ?ＦＬＵＥＮＴ來求解流體通過??軸承間隙的流場兩端的壓力與速度場，建立較高精度的數(shù)值模擬方法。??３．１軸承流場計(jì)算模型的建立??３．１．１軸承幾何模型??本節(jié)的研究對象是低溫流體介質(zhì)通過軸承間隙流場，那么首先需要建立軸承三維模??型。選擇被試軸承型號為６００９深溝球軸承，如圖３－１所示。軸承由內(nèi)、外圈，保持架以??及１２個(gè)滾動體組成，其主要結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)如下表３－１。??（＾１??圖３－１?６００９型深溝球軸承幾何模型??Ｆｉｇ．３－１?Ｇｅｏｍｅｔｒｙ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?６００９?ｄｅｅｐ?ｇｒｏｏｖｅ?ｂａｌｌ?ｂｅａｒｉｎｇ??２２??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]航空齒輪泵滑動軸承接觸狀態(tài)流體潤滑特性[J]. 朱嘉興,李華聰,符江鋒,劉顯為.  航空動力學(xué)報(bào). 2020(01)
[2]基于ICEM CFD對交叉管道流場網(wǎng)格劃分方法的選擇[J]. 張航,付俊峰,王海軍,楊蓉,黃保童.  中國水運(yùn)(下半月). 2019(10)
[3]多級液氫泵設(shè)計(jì)及流場仿真[J]. 畢辰宇,張靜,陳曉,李家文.  導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù). 2019(05)
[4]立式水泵性能流場數(shù)值仿真研究[J]. 張明學(xué).  中國設(shè)備工程. 2019(17)
[5]高速球軸承噴油潤滑流場特性研究[J]. 李瀟瀟,閆柯,葛臨風(fēng),朱永生,洪軍.  西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2019(12)
[6]高速滾動軸承動力學(xué)及潤滑熱失效研究[J]. 王云龍,王文中.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2019(08)
[7]圓漸開線型線的渦旋壓縮機(jī)內(nèi)部流場模擬分析[J]. 吳臻,馮治國,蘇亞鋒.  機(jī)械科學(xué)與技術(shù). 2019(12)
[8]送風(fēng)角度對冷藏室內(nèi)流場及溫度場的影響[J]. 張耀吉,石麗華,黃東.  家電科技. 2018(S1)
[9]Unstable flow characteristics in a pump-turbine simulated by a modified Partially-Averaged Navier-Stokes method[J]. YANG Dandan,LUO XianWu,LIU DeMin,HUANG RenFang,ZHU ZuChao.  Science China（Technological Sciences）. 2019(03)
[10]多級軸流氦氣壓氣機(jī)流動失穩(wěn)實(shí)驗(yàn)研究[J]. 蘇洋,黃偉光,張靖煊,朱郁波.  熱能動力工程. 2018(01)

博士論文
[1]無油渦旋壓縮機(jī)腔內(nèi)流場建模仿真及實(shí)驗(yàn)研究[D]. 肖根福.南昌大學(xué) 2013

碩士論文
[1]空調(diào)通風(fēng)管道彎頭的降阻整流方法[D]. 魚晟睿.西安建筑科技大學(xué) 2015



本文編號：3039333