挤压油膜阻尼器空化流场数值模拟与结构参数灵敏度分析

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:davidcao1980
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挤压油膜阻尼器广泛地应用于航空以及船用燃气轮机或其它一些旋转机械的轴系中,其不仅有着体积小、重量轻等优点,并且结构简单,减振效果十分明显。由于滑油的空化作用、滑油中溶解气体的析出以及外界空气的吸入等,使得挤压油膜阻尼器在工作时其流场为气液两相流状态。而流场的变化又会进一步影响挤压油膜阻尼器的阻尼性能。因此,需要找到最适合于阻尼器空化流场计算的计算模型,进而分析不同的结构参数和工况参数对其的影响,来对挤压油膜阻尼器进行结构优化设计。本文的主要研究内容如下:首先基于商用软件Fluent内置的三种空化模型Singhal模型、Zwart-Gerber-Belamri模型以及Schnerr-Sauer模型,分别对挤压油膜阻尼器进行数值仿真,对比分析了三种空化模型下的空化流场特性与阻尼特性,并与实验数据进行对比,发现Schnerr-Sauer模型的计算结果与实验数据最为吻合,因此后续计算均采用Schnerr-Sauer空化模型。而后对不同的工况参数对挤压油膜阻尼器空化流场特性及阻尼特性的影响进行了分析,研究发现,随着进动半径、进动频率和滑油黏度的增加,均会使得流场中高压区的油膜压力升高,低压区气相体积分数增大,内环所受到的油膜力升高;平均等效阻尼系数随进动半径和滑油黏度的增加而增大,滑油黏度的影响最显著,随进动频率的增加而减小。在一定的范围内升高进油压力,对该型挤压油膜阻尼器空化流场及阻尼特性的影响十分微弱,无显著影响。最后基于正交试验,建立了中心槽深度、中心槽宽度以及进油孔直径这三个因素的正交表,对不同结构下的挤压油膜阻尼器流场进行了数值计算。研究得到,中心槽的极差远大于进油孔,且槽深的极差大于槽宽;中心槽的效应值是随着水平的增加而不断下降,槽深的下降幅度大于槽宽,进油孔的效应值随水平的增加略有上升;基于F-分布比较,确定孔径为不显著因素,中心槽为显著因素,槽深的显著程度大于槽宽;最终计算了误差的均方根,得到了等效阻尼系数最优预测值的95%置信区间。
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