高速螺旋槽推力軸承紊態(tài)空化流熱動壓潤滑靜特性研究.pdf

1、水潤滑螺旋槽軸承具有粘-溫特性好、振動噪聲小、旋轉(zhuǎn)精度高、磨損小、加工表面質(zhì)量穩(wěn)定和不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。因此，以水潤滑螺旋槽軸承作為高速軸支承的研究已成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。本文闡述了水氣潤滑技術(shù)與理論的發(fā)展及研究背景和意義，將空化流視為水和氣泡組成的兩相流，水視為不可壓縮流體，空化流中氣泡視為離散的可壓縮的規(guī)則圓形球體。
　　本文模型基于壁面紊流定律、兩相流Navier-Stokes方程、連續(xù)性方程推導(dǎo)出了考慮界面效應(yīng)和慣性效應(yīng)的水

2、氣兩相流潤滑的廣義Reynolds方程和能量方程，利用粒子數(shù)守恒原理導(dǎo)出了描述氣泡分布演化狀況的群體平衡方程(Population-Balance Equation)，通過氣泡受力平衡關(guān)系建立了氣泡速度控制方程。最終建立了高速螺旋槽推力軸承紊態(tài)空化流熱動壓潤滑的理論模型，該模型同時(shí)考慮了高速工況下的紊流效應(yīng)、慣性效應(yīng)、熱效應(yīng)、氣液界面效應(yīng)以及氣泡在水中的破裂與聚合機(jī)制，并對模型中各控制方程的數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行了探討，繪制了求解程序的邏輯框

3、圖以及編寫了程序代碼。采用求解程序?qū)Ω咚俾菪弁屏S承紊態(tài)空化流熱動壓潤滑的理論模型進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算，給出了螺旋槽水膜壓力分布和溫度分布圖，并且描述了氣泡在空間坐標(biāo)和內(nèi)部坐標(biāo)（內(nèi)部坐標(biāo)被定義為氣泡體積）的分布情況，同時(shí)分析了螺旋角、轉(zhuǎn)速、槽深對螺旋槽動壓推力軸承靜特性以及最大溫升的影響。
　　數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果表明，對于高速螺旋槽動壓推力軸承，慣性效應(yīng)可能使螺旋槽中出現(xiàn)貧水現(xiàn)象，而空化效應(yīng)使螺旋槽中分布大量的氣泡。因此，慣性效應(yīng)和

4、空化效應(yīng)將導(dǎo)致承載力和摩擦力矩下降。高速工況下，慣性效應(yīng)將增加流體的流速,流體與封水邊壁面的碰撞將更加劇烈，因而在考慮慣性效應(yīng)時(shí)溫度有所上升;而空化效應(yīng)產(chǎn)生大量的氣泡，水與氣泡之間存在動量交換，流體能量減少，將導(dǎo)致溫升有所下降。隨著轉(zhuǎn)速的增加，螺旋槽水膜壓力增加，水中含有的“微氣核”長大變成氣泡的數(shù)量減少，空穴率降低;氣泡主要集中在螺旋槽低壓區(qū)域;在高轉(zhuǎn)速情況下，氣泡之間的破裂和聚合效應(yīng)將會更加明顯，從而平均氣泡直徑有所降低，小氣泡的數(shù)