基于动网格的圆柱轴承流场计算

基于动网格的圆柱轴承流场计算

摘       要

滑动轴承是转子系统的重要部件，它的作用是支承发电机、大型二氧化碳压缩机等。其性能的好坏直接影响到整个机组的工作精度、寿命、可靠性和其他诸多技术经济指标。基于大型计算流体力学（CFD）软件的有限元方法是滑动轴承流场计算的一种方法。这种方法便于求解复杂区域上的问题，对于事先未知的自由边界或求解区域内部不同介质的交界面比较容易处理。并且，动网格技术的日趋成熟，为此本文借助Fluent软件，计算分析较大的轴颈位移、速度扰动对滑动轴承流场及其动特性的影响打下基础。

本论文主要对圆柱轴承进行有限元建模，利用Gambit进行建模以及划分网格，用fluent对轴承流场进行模拟和分析，研究轴承结果参数变化对轴承特性的影响；并基于动网格技术研究轴承随转速改变的轴心轨迹的变化情况。将对了解各种参数对轴承的润滑状态和动力特性的影响提供帮助, 为润滑轴承的优化设计和选型提供参考, 大大地缩短设计周期和节省设计试验经费。

关键词：圆柱轴承  流场计算  Fluent 动网格

目    录

摘       要 i

Abstract ii

目    录 iii

第一章 绪论 1

1.1滑动轴承的简单介绍： 1

1.2选题的背景与意义： 2

1.3研究的方法与技术路线： 3

第二章 计算流体力学概述 4

2.1计算流体力学 4

2.1.1计算流体力学定义和特性 4

2.1.2计算流体力学的工作步骤 4

2.2主要数值计算方法介绍 5

2.2.1有限差分法、有限元法、谱方法 5

2.3 Gambit、MATLAB和Fluent软件简介 5

2.3.1 Gambit 6

2.3.2 MATLAB 6

2.3.3 F1uent 7

2.4 控制方程 7

2.4.1 质量守恒方程 7

2.4.2 动量守恒方程 8

2.4.3 能量守恒方程 8

本章小结 9

第三章 建模和计算 10

3.1 Gambit建模 10

3.2 网格划分 11

3.3 边界设置 12

3.4 圆柱轴承的静态流场计算 13

3.4.1 使用网格 13

3.4.2 确定计算模型 14

3.4.3 定义材料 14

3.4.4 设置边界条件 15

3.4.5设置求解控制参数与迭代 15

本章小结 16

第四章 计算结果的后处理与分析 17

4.1计算结果的收敛性分析 17

4.2轴承的油膜压力各种影响因素的研究 17

4.2.1 间隙的影响 18

4.2.2 长径比的影响 19

4.2.3 进油压力的影响 21

4.2.4 偏心的影响 22

4.2.5 转速的影响 24

4.3刚度系数 25

本章小结 27

第五章   基于动网格的圆柱轴承的流场计算 28

5.1 程序的基本原理 28

5.2程序的导入 28

5.3求解器的设置 30

5.4运用动网格技术对轴承的流场计算 31

本章小结 33

第六章 总结 34

参考文献 35

致  谢 36

附  录 37