基于热流固耦合理论斜-平面曲轴止推片润滑性能分析

轴颈倾斜轴承的热流体动力润滑分析

维普资讯
２００７年９月
润滑与密封
ＬＵＢＲＩＣＡＴＩＯＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
Ｓｐ２０ｅ．０７Ｖｏ．２Ｎｏ９１３．
第３卷第９期２
轴颈倾斜轴承的热流体动力润滑分析
柳江林孙军桂长林王震华
ｂａｎｎｂｃｎｗｒｃｌｌｅ，ｎｅｔｒｏｙｒｙａｉｐｒｒａｃｓｆｉｉｅｕｎｅｒｇｅｒ－ｅｒｇａｄｌｒａｔｅｅａｕａｄａｄｔｅｍｈｄｏｎｍｃｅｏｎｅｏｍｓｇｄｊｒａｂａｎｓｒａａｉｕｉｃｔｈｈｄｆｍａｎｏｌｌｉｗｅｉ
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ＬｕＪａｇｉＳｕｕＧｕａｎｉＷａｇＺｈｎｕｉｉｎｌｎｎＪｎｉＣｈｇｌｎｎｅｈａ
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涡轮机械中的流固耦合分析与优化研究

涡轮机械中的流固耦合分析与优化研究导言：涡轮机械是一类重要的能量转换装置，广泛应用于航空航天、发电和工业生产等领域。

在涡轮机械的设计与开发过程中，流固耦合是一个重要的研究方向。

本文将探讨涡轮机械中流固耦合的分析方法和优化策略，以及其对涡轮机械性能的影响。

第一部分：流固耦合的基本概念流固耦合是指在涡轮机械中，流体和固体之间存在相互作用和相互影响的现象。

涡轮机械的工作原理是通过流体对叶片的冲击和推动，将流体的动能转化为机械能。

流体在经过叶轮时会对叶片施加压力和力矩，而叶片的形状和材料也会对流体流动产生影响。

第二部分：流固耦合分析方法在涡轮机械的设计与开发过程中，流固耦合分析是不可或缺的一步。

目前常用的流固耦合分析方法主要有数值模拟和实验测试两种。

1. 数值模拟方法数值模拟方法是通过建立涡轮机械的数学模型，利用计算流体力学（CFD）和有限元分析（FEA）等数值方法，对流体流动和固体结构进行模拟和计算。

数值模拟方法具有较高的计算精度和灵活性，可以快速预测涡轮机械的性能和优化方案。

2. 实验测试方法实验测试方法通过搭建实验装置，对涡轮机械进行实际测试和观测。

主要包括流量测量、压力测量和叶片振动等实验内容。

实验测试方法能够直接获取涡轮机械的性能参数和工作状态，但成本较高且受环境和设备的限制。

第三部分：流固耦合的优化策略流固耦合分析的目标是寻找涡轮机械的最佳设计和工作参数，以提高效率和可靠性。

在优化过程中，可以对叶轮的形状、材料和叶片间隙等关键参数进行调整。

1. 叶轮形状优化通过数值模拟和实验测试，可以对叶轮的形状进行优化。

优化的目标是使得流体在叶轮上的流动更加顺畅和均匀，减小流体对叶片的阻力和损耗。

2. 叶片材料优化叶片材料的选择对流固耦合分析结果和涡轮机械性能有着重要影响。

优化的目标是选择具有良好耐高温、抗腐蚀和高强度等特性的材料，以提高叶片的寿命和可靠性。

3. 叶片间隙优化叶片间隙是流体通过叶轮时产生的一种非理想流动状态。

机械结构的流固耦合与热传输特性研究

机械结构的流固耦合与热传输特性研究摘要：机械结构的流固耦合与热传输特性是现代工程领域的一个重要研究方向。

流体介质中的流动对机械结构的运动有着显著影响，同时受到温度变化的影响，机械结构的热传输特性也非常关键。

本文将探讨机械结构的流固耦合与热传输特性的研究现状和发展趋势。

1. 引言在现代工程领域中，经常会遇到许多机械结构需要同时考虑流固耦合与热传输特性的问题。

例如，飞机机翼的气动力学分析需要考虑空气流动对机翼结构的影响，以及激波导热对机翼的热传输特性的影响。

因此，研究机械结构的流固耦合与热传输特性具有重要的理论和实际意义。

2. 流固耦合研究流固耦合是指在流动介质中的物体受到流动影响的现象。

在研究机械结构的流固耦合时，需要考虑流体对结构的力学影响和结构对流体的影响。

例如，在研究风力发电机叶片时，流体的运动会对叶片的形状和动力学性能产生影响，而叶片的形状和运动又会对流动的特性产生影响。

因此，研究机械结构的流固耦合需要建立相应的数学模型，通过数值模拟等方法来研究流体与结构之间的相互作用。

3. 热传输特性研究机械结构的热传输特性是指在温度场变化下，结构内部热能的传输规律。

热传输特性的研究对于合理设计和优化机械结构具有重要意义。

例如，在汽车发动机的热管理中，需要考虑发动机部件的热传输特性，以确保发动机能够在合适的温度范围内工作。

研究机械结构的热传输特性需要考虑热传导、热对流、辐射传热等因素的综合影响，并利用数值模拟等方法进行分析和计算。

4. 流固耦合与热传输特性的研究方法在研究机械结构的流固耦合与热传输特性时，可以采用实验和数值模拟两种方法。

实验方法可以通过搭建相应的试验装置来观测和测试流固耦合与热传输的特性。

例如，在研究风力发电机叶片时，可以搭建风洞实验装置，通过测量叶片受力和表面温度来获取相关数据。

数值模拟方法则可以通过建立数学模型和方程组，采用计算流体力学和热传输方程的数值解法进行求解。

5. 发展趋势与应用前景随着计算机技术的发展和计算能力的提高，以及数值模拟方法的成熟，机械结构的流固耦合与热传输特性的研究将越来越深入。

动压推力轴承的三维热弹流润滑特性分析

• 16 •2020年第1期动压推力轴承的三维热弹流润滑特性分析钱卫东1金刚2汤黎明1(1-上海电气凯士比核电泵阀有限公司，上海，201306;2-生态环境部核与辐射安全中心，北京，100082)摘要：本文提出了一种基于双向流-固-热耦合的动压润滑推力轴承三维热弹流润滑特性数值计算方法，并应用于某大型泵用推力轴承的设计分析。

通过建立推力轴承的双向流-固-热耦合数值计算模型，求解其三维热弹流特性，得到了额定工况下的液膜厚度分布、液膜压力分布以及轴承主要部件的温度分布和综合热弹变形等。

分析结果表明：润滑液膜在厚度方向上的压力梯度近似为零，但存在着较大的温度梯度，综合热弹变形使螺栓支撑巴氏合金瓦推力轴承瓦面呈上凸变形，推力盘下表面呈下凸变形。

关键词：动压推力轴承三维热弹流双向流中图分类号：T H311 文献标识码：A引言动压润滑推力轴承广泛应用于大型泵机组、大型水轮机组、大型球磨设备、大型矿山设备等多个工业领域中，起着承受机组轴向力、保证设备轴系部件正常转动的重要作用。

尤其对于有核电站“心脏”之称的核反应堆冷却剂泵（核主泵）来说, 推力轴承的重要性尤为明显，对主泵的稳定可靠运行具有十分关键的作用，其动力特性直接影响着主栗的稳定性与安全性。

此外，推力轴承作为泵机组的易损件，其寿命长短对于主泵的维修周期与经济运行也有着重要影响。

分析推力轴承热弹流润滑特性，理解其润滑机理，对于推力轴承的优化设计与安全运行有着重要意义。

本文基于ANSYS Workbench 流固耦合技术，提出了一种适用于包括核主栗推力轴承在内的动压润滑推力轴承三维热弹流润滑特性分析方法，并将该方法应用于某大型泵用推力轴承的设计分析。

1热弹流润滑分析方法目前，动压润滑推力轴承的润滑特性研究按涉及各类物理场可大致分为三类：动力润滑分析、热流体动力润滑分析和热弹流动力润滑分析。

推力轴固-热稱合3 - D承工作过程中，润滑液膜粘性耗散产生的热量会造成推力瓦和推力盘的热变形，液膜的流体力及推力瓦支撑反力则会引起推力瓦和推力盘的机械变形。

基于流固热耦合的1000MW级汽轮发电机滑动轴承性能分析

ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＦｌｕｉｄ．ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．ｈｅａｔＩｎｔｅｒａｃｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄｔｏｔｈｅＬｕｂｒｉｃａｔｉｏｎＳｔｕｄｙｏｆ１ＯＯ０ＭＷ
ＴｕｒｂｉｎｅＧｅｎｅｒａｔｏｒＪｏｕｒｎａｌＢｅａｒｉｎｇ
ＺＨＡＮＧＰｅｉｌｉｇｄｅ，ＬＩＵＱｉ
（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＨｙｄｒｏ－ｐｏｗｅｒＥｑｕｉｐｍｅｎｔ，Ｈａｒｂｉｎ１５００４０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｌｆｕｉｄ／ｓｏｌｉｄｃｏｕｐｌｅｄｈｅａｔ仃ａｎｓｆｅｒｓｙｓｔｅｍｆｏｒｌＯ００ＭＷａｎｄ１４００ＭＷｔｕｒｂｏｇｅｎｅｒａｔｏｒ
ｅｑｕｔｉａｏｎ，ｅｎｅｒｇｙｅｑｕｔｉａｏｎａｎｄｎａｖｉｅｒ－ｓｔｏｋｅｓｅｑｕａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｃｏｕｐｌｅｄｓｙｓｔｅｍｗｅｒｅｓｏｌｖｅｄｂｙｃｆｄ — ｔｆｓｉｍｅｈｏｔｄ，ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｅｆｌｄａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｉｅｆｌｄｗｅｒｅｏｂｔａｎｅｉｄ．ＣＦＤ．ＴＦＳＩｍｅｔｈｏｄａｎｄＲｅｙｎｏｌｄｍｅｈｏｔｄｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｔｕｒｎｅｄｔｏｂｅａｌｍｏｓｔｈｅｔｓａｍｅ．ＣＦＤ．ＴＦＩｍｅｔｈｏｄＣａｌｌｓｏｌｖｅＮ．ＳｅｑｕａｔｉｏｎｄｉｒｅｃｔｌｙｎｄａＣａｌｌｄｉｓｐｌａｙｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｉｒｓｔｉｃｓｏｆｂｅａｒｉｎｇｍｏｒｅａｃｃｒａｕｔｅｌｙ．Ｇｒｏｏｖｉｎｇｎｉｕｐｐｅｒｐａｄｃａｎｃｈａｎｇｅｈｅｔｐｏｓｉｔｉｏｎｎｄａｅｘｔｅｎｔｏｆｃａｖｉｔａｔｉｏｎ；ｌｏｗｅｒｐａｄｏｆｂｅａｒｉｎｇｈａｓｄｅｃｒｅａｓｅｄｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｂｖｉｏｕｓｌｙ，ｃｈｎｇａｉｎｇｈｅｔｉｓｄｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｅｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｅｎｈａｎｃｉｎｇｈｅｔｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆ

基于CBS有限元的流热固耦合计算方法研究

This work is still in its infancy, a general numerical simulations procedure and code for fluid-thermal-structure analysis needs to be developed. Keywords：fluid-structure interactions, fluid-thermal-structure interactions,
· vi ·
单元特征量， bi = y j − ym ， ci = xm − x j 应变矩阵声速比热容常数质量力弹性矩阵弹性模量湍流模型中代数表达式重力分量剪切模量 i, j = 1, 2,3 或表示单元节点的编号湍动能特征尺度时刻或法线方向形函数或权函数压力有效压力源项或热流量径向坐标单元载荷 Reynolds 数时间厚度温度特征温度平均速度分量脉动速度分量
卡门涡街算例几何模型
47
图 4.10
进口端三角形单元划分
47
图 4.11
扰流柱附近三角形单元划分
47
图 4.12
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
卡门涡街发展过程
49
图 4.13
速度矢量图
50
· viii ·
南京航空航天大学硕士学位论文
图 4.14 图 4.15 图 4.16 图 4.17 图 4.18 图 4.19 图 4.20 图 4.21 图 4.22 图 4.23 图 4.24 图 4.25 图 4.26 图 4.27 图 4.28 图 4.29 图 4.30 图 4.30
本文详细分析和阐述了 CBS 算法的基本理论，基于 CBS 算法推导了流体力学基本控制方程的有限元离散方程，发展了一组基于 CBS 算法的 CFD 有限元计算程序，包括：二维粘性层流流场与温度场计算程序 CBSftem、二维湍流计算程序 CBSturb、轴对称层流计算程序 CBSaxial，轴对称旋转层流计算程序 CBSswirl。以及统一采用有限元法的流－热－固耦合分析程序 CBSFTS。并应用这些程序对典型的流动与传热、流动与弹性变形以及流动、传热和弹性变形耦合问题的算例进行了分析。

航空发动机主轴轴承动态性能和热弹流润滑状态耦合分析

航空发动机主轴轴承动态性能和热弹流润滑状态耦合分析主轴轴承是航空发动机稳定可靠运转的核心部件,高速、重载和高温是其典型工况。

随着航空发动机大推重比的不断提高,无疑使得这些典型极端工况变得越来越苛刻,导致主轴轴承失效的比例增大。

但是随着轴承材料的不断改进,由于疲劳和断裂造成的轴承失效相对变少,与润滑相关的打滑蹭伤和摩擦磨损等失效越来越多。

因此,研究航空发动机主轴轴承典型工况下润滑油的使役行为和润滑机制有着重要的意义。

本文以航空发动机主轴轴承为研究对象,建立轴承拟动力学和热弹流润滑耦合分析方法,并在耦合分析中考虑粗糙度效应、非牛顿流体、瞬态效应和多润滑状态并存情况的影响,以其典型工况为算例,形成一条从动力学到热弹流润滑,再到接触状态分析的完整理论计算体系,能够准确获得主轴轴承动态性能、润滑特性和状态以及接触应力分布。

论文研究的主要内容如下:建立了苛刻复杂工况下航空发动机主轴轴承拟动力学和热弹流耦合分析方法。

拟动力学分析为热弹流分析提供接触微区力学参数和运动参数,热弹流分析获得润滑性能反馈作用于拟动力学,二者相互循环迭代实现耦合分析。

通过对比不同工况的试验实测、拟合公式和耦合分析方法获得最小膜厚,结果表明,耦合分析结果与试验数据吻合更好。

与传统拟动力学分析获得的动态性能相比,耦合分析方法考虑热效应的影响,最小膜厚和摩擦系数发生变化,膜厚减小,接触变形和接触载荷增大,轴承刚度变大,接触微区形状改变,相对滑动增大,摩擦系数又影响摩擦力,从而改变整个滚动轴承的受力和运动状态。

另外,载荷的增大还会带来球轴承接触角减小,自旋运动受到抑制,旋滚比减小;滚子轴承承载的滚子数目增多,保持架的滑动率减小。

基于耦合分析方法,对主轴轴承的热弹流润滑性能进行了参数化研究。

球轴承内圈曲率系数增大,导致接触载荷变大,膜厚减小,对润滑不利;增大球轴承初始接触角和滚动体数目,接触应力减小,有利于增大膜厚,改善润滑;高转速引起的滚动体自旋效应使得油膜热弹流性能不再对称分布,最小膜厚增大,最大温度升高,润滑性能变差。

动静压轴承热流固耦合分析及实验研究

ｉｎｇｔｈｔｇｉ・ｉｎｔｌｉｎｇｗｈｅｅｌｓｐｉｎｌｌｋＩ１Ｉａｌ，ｉｎｇｓｙｓｈ、Ｉｆ１＜ｉｓＩｌｌ ’ ｔ￣ｓｅａ！ ’ （ｌ１ｔ）｝】ｌ＿ｔ、（・ｔ，ｔｈｅ（・ｈａｎｇｅｔ１ｆ１ｔｈｅｏｉｌｆｉＩｍｔｅｎｉＩｌＰｒａｔｌＪｌ ’ ｅｆｉｅｈｔｏｆ。ｂｅａｔｉｎｇ
２０１７｛８川
润滑ｊ密封
ＪｌＪＬＢＲＪＣＡＮＯＮＩＮＧ１Ｎ｝ｃＩ＿＝ＩＮＧ
Ａｕ．２０Ｉ７Ｖｏｌ。４２Ｎ‘ ）。８
４２苍
８１９］
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｉ．ｉｓｓｎ．０２５４ — ０１５０２０Ｉ７．０８．０
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、ｖｉｔｌ１ｔｔ１Ｉ）ｈｌｄｌＰ‘ ｐｆＩａ｝ｌ（Ｉ（】ｉｌｌ１ｒｅｓＬｌｒｔｗｄｓａｎａｌｙｚｅｄ１）ＹＦＩＵＥＮＦＩ５．０，ａｎｄｔｈｅｒｔ１Ｐｌ ’ ｉｌ｜Ｏ — Ｆｌｕｉｄ — ＳｏｌｉｄｃｏｕｐｌｉｉｌｇｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅＩ＞ｅａｒｉＩｌａＩ】（Ｉ（，ｉｌｆｉｌｍｗ１ｓｅｓｔａｌＪｌｉｓｈｅｄｂｙＷｉＩｒｋｌ，Ｐｎ【・ｈＩＩＪ８１ｍｌｙｚｅｔｈｅｔｉｌｅｒｎｌａｌｄｅｆｏｒｎｌａｔｉ＜）ｌｌ（Ｊｆ＿Ｉ＞ｅａｌ — ｌｎｇ．Ｉｌｉｅａｃｔｕａｌｌｅｔｎｐｅｒａｔｕｒｅ

基于流固耦合的开放式射流陀螺敏感机理研究

பைடு நூலகம்
收稿日期：２０１５．１０－２１基金项目：国家自然科学基金（６０７７２０１２）；北京市自然科学基金重点项目＆北京市教委科技计划重点项目（ＫＺ２０１５１１２３２０３４）作者简介：董浩亮，男，硕士研究生；通讯作者：朴林华，男，博士，副教授。
ｇｙｒｏ．ＢａｓｅｄｏｎＡＮＳＹＳａｎｄＣＦＸｌｏａｄｔｒａｎｓｆｅｒｏｆｆｌｕｉｄｓｏｌｉｄｃｏｕｐｌｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｆｌｏｗ
ｖｅｌｏｃｉｔｙａｔｈｅａｔｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｗｉｒｅｓｏｆｏｐｅｎｊｅｔｇｙｒｏｓｅｎｓｉｔｉｖｅｅｌｅｍｅｎｔｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｎｐｕｔａｎｇｕｌａｒｖｅｌｏｃｉｔｙｉｓ
第３１卷第３期２０１６年６月
北京信息科技大学学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｅｉｊｉｎｇＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
Ｖｏ１．３１Ｎｏ．３Ｊｕｎ．２０１６
文章编号：１６７４—６８６４（２０１６）０３—００４６—０４
０引言
射流陀螺具有能承受高过载、成本低等优点，能在恶劣的环境中使用。一般的射流陀螺为密闭型，气流只能在密闭腔体中作循环运动，其结构精确性要求高，体积大，制约了其应用和发展。开放式射流陀螺有入口和出口，气流在压电泵的驱动下，由人口到出口形成定向流动，气流在开放的腔体中作周期运动。开放式射流陀螺不仅具有其它射流陀螺的

基于流固耦合的跨声速压气机叶片静气动弹性分析

ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９１，Ｃｈｉｎａ）ｔｆＣｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒｆｏｒＡｄｖａｎｃｅｄＡｅｒｏ—Ｅｎｇｉｎｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９１，Ｃｈｉｎａ）
摘要采用时域推进的双向流固耦合方法对一级跨声速压气机叶片流场和固体域进行数值模拟，研究跨声速转子叶片静气动弹性变形及其对气动性能的影响，对比分析了１００％转速下转子叶片的气动特性和固有频率的变化．结果表明：转子叶片在气动力和离心惯性力共同作用下的弹性变形以扭转变形为主，气动力对叶尖前缘变形量的影响可达总变形量的２０％．转子叶片变形后通道流通能力增强，气动特性曲线向大流量方向偏移．
ＷＡＮＧＳｏｎｇｂａｉ，２）ＬＩＳｈａｏｂｉｎ，十，３）ＳＯＮＧＸｉｚｈｅｎ（ＮａｔｉｏｎａｌＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｎＡｅｒｏ—ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
的涡扇发动机，风扇／压气机部件的叶尖切线速度将超过５００ｍ／ｓ．叶片在高气动力和离心力共同作用下的气动弹性稳定性问题越来越突出，叶片变形后使
பைடு நூலகம்
２０１５—０６１７收到第１稿，２０１５１０—０８收到修改稿．１１国家自然科学基金资助项目（５１１０６００３）．２）汪松柏，硕士，主要从事叶轮机械非定常数值模拟及多物理场耦合等研究方向．Ｅ—ｍａｉｌ：ｗｓｂ—ｂｕａａ＠１６３．ｃｏｍ３）李绍斌，博士，讲师，主要从事叶轮机械气动力学研究．Ｅ—ｍａｉｌ：ｔｅｅ－ｓｈａｏｂｉｎ＠ｂｕａａ．ｅｄｕ．ｃｎ

基于流固耦合分析的通风机叶轮动力特性进展

129中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2018.04 （上）1 流固耦合的原理相关研究陈海霞、祁文军、王良英等人认为在工业生产部门中，风机是一个非常重要的机械设备，对于工业系统的安全性而言，其运行的状况直接起着决定性作用。

郎进花对两级动叶可调式轴流风机失速演化过程的流固耦合相关理论进行了研究分析，并认为在风机中，叶轮振动是较为常见的一个故障，造成振动的因素非常多，诸如未有平衡的转子质量等。

胡强认为在设计和制造过程中，针对风机采取静力分析时，一般情况下只会对风机的离心力进行考虑，而未对风机的气动特性给予充分的重视，特别是因为气流压力脉动，从而造成的叶轮动应力问题的出现。

翟艳钊认为叶轮在具体进行运行的过程中，其结构会在交变载荷的作用下，可能会有疲劳破坏的情况发生，从而产生非常大的安全隐患问题发生。

而采取多物理场的数值模拟，则能够将此问题得到较好的解决。

邢景棠、崔尔杰认为流固耦合作为流体力学与固体力学交叉形成的学科，主要研究对象是变性固体在流场作用下会发生的变化，同时也包括固体变形对流场产生的影响，这也是流固耦合力学的重要特征之一。

王跃方、刘艳、郭婷认为变形固体会受流体载荷作用的影响发生相应的运动或变形，这一作用同时也会影响到流场，基于流固耦合分析的通风机叶轮动力特性进展李俊，徐洪海，裘科名，张璟，庄益娈（绍兴市上虞区产品质量监督检验所，浙江绍兴 312300）摘要：通风机在工业生产中的应用是非常普遍的，无论是电力、石油还是化工等行业，通风机都有着十分重要的应用，通风机机械设备的运行，对企业生产的经济效益与安全都有重要作用。

本文对基于流固耦合分析的通风机叶轮动力特性进展进行研究分析，对国内外关于通风机叶轮转动力特性的相关研究理论进行分析，有助于我们更加全面的了解通风机的运行相关理论，并且对叶轮强度的计算方法也进行了相应的介绍，对通风机的实践应用有一定的积极意义。

基于热流固耦合的表面织构机械密封性能及试验研究

基于热流固耦合的表面织构机械密封性能及试验研究尾轴机械密封是船舶轴系的重要部件,其密封性能的优劣直接影响船舶航行的安全和生命力。

目前尾轴密封的关键问题是摩擦学和密封性能。

采用表面织构可改善机械密封性能,延长其使用寿命。

基于表面织构,以尾轴机械密封为研究对象,开展了热-流-固耦合分析、材料摩擦学性能试验、机械密封性能台架试验等工作,研究了密封环材料、织构参数、工况条件等因素对机械密封性能的影响,优化了织构形式。

研究工作和成果如下:(1)应用ANSYS建立了机械密封热-流-固耦合模型,并进行了模型仿真和解析计算结果对比,验证了有限元模型的合理性。

研究结果表明:水膜支撑力和端面支撑力的误差在6%以内,接触比压误差为14.3%,模型达到使用要求。

(2)对高分子材料试件进行摩擦学性能试验,从试件摩擦因数、磨损量的角度对织构布置面、织构参数、材料进行了筛选。

试验结果表明:在大部分工况下,表面织构直径为1.2 mm的黄色研理试件具有更优越的减摩、耐磨效果。

(3)对织构机械密封进行了密封性能台架试验,对比了水膜压力、端面温度、泄漏量、摩擦因数等摩擦学和密封性能参数,分析了工况条件对织构、无织构密封的影响规律,评价了表面织构对机械密封性能的影响水平。

试验结果表明:表面织构对机械密封有良好的的减摩和降温效果。

(4)应用热-流-固耦合模型对不同类型表面织构的摩擦学性能进行了对比,分析了各种因素对水膜压力、水膜温度及端面变形的影响状况,重点讨论了不同织构对降低水膜温度的作用效果;探讨了无织构密封和有织构密封的水膜压力沿密封端面径向分布状况(前者呈线性变化,后者呈波浪式增大);研究了三种织构在部分区域的增压作用,以及不同密封端面沿径向的相对变形规律。

结果表明,菱形织构的降温效果明显,增压效果稍低于其他类型织构,变形量相对较小,综合性能最佳。

基于ANSYS的发动机排气歧管流热固耦合性能分析

体分析，得到流体域与固体域的温度场与压力场。继而
温度场在固体壁面变化，是因为排气歧管废气热量在快
将流体分析得到的温度放在热分析模块中求解该歧管
速流动而导致的温度场变化，因此需要考虑的流体、温
的温度场，完成流-热耦合过程，再将流体分析与热分析
度、固体之间的相互作用与影响。
耦合得到的压力场与温度场作为边界条件，映射到静态
图和体积温度云图，分别如图 7、图 8 所示。
根据分析云图可以得出，由于排气歧管气体流速
快，废气又为高温废气，所以随着废气热量和流速增多，
导致内外侧压力有温差，废气的热交换效率会降低；而
· 18 ·
中。因此本文采用固体热传导的方程计算，传热方程
如下：
(
)
∂μ
∂2 μ ∂2 μ ∂2 μ
=k
+
+
= k ( μ xx + μ yy + μ zz )
压废气流动模拟得出排气歧管的管道流场、应力场和温度场，确定了排气歧管塑性形变集中位置，验证
了排气歧管设计，同时对排气歧管结构性能进行了分析。
关键词：ANSYS；排气歧管；流热固耦合
中图分类号：U464
收稿日期：2023-09-05
DOI：1019999/jcnki1004-0226202312006
· 17 ·
2023 年第 12 期
总第 319 期
较为均匀，流体温度与歧管固体结构壁面温度相近，也
排气歧管的外壁面温度较高，特别是四出二弯道处和二
证明了直接耦合分析歧管的有效性。从速度云图可以
出一弯道处的温度较高，出口处法兰附近的温度较为集
看出，出口处速度较入口速度较快。综合三种云图可以

环下润滑高速球轴承流固耦合传热特性研究

环下润滑高速球轴承流固耦合传热特性研究目录一、内容概要 (2)1. 研究背景及意义 (3)1.1 高速球轴承的应用现状与发展趋势 (4)1.2 润滑与传热特性研究的重要性 (5)1.3 研究目的与意义 (6)2. 研究范围及主要内容 (7)2.1 研究对象 (8)2.2 研究范围 (9)2.3 研究主要内容 (10)二、文献综述 (11)1. 高速球轴承流固耦合研究现状 (12)1.1 国内外研究现状对比 (13)1.2 主要研究成果及不足 (14)1.3 研究发展趋势 (15)2. 润滑传热特性研究现状 (16)2.1 润滑理论概述 (17)2.2 传热特性研究现状 (18)2.3 存在的问题与挑战 (20)三、理论基础与数学模型建立 (21)1. 高速球轴承流固耦合理论基础 (22)1.1 流体力学理论 (23)1.2 固体力学理论 (25)1.3 流固耦合理论 (26)2. 数学模型的建立 (27)2.1 动力学模型建立 (28)2.2 传热模型建立 (29)2.3 润滑模型建立及参数设定 (30)一、内容概要流体动力学：通过数学模型和数值模拟的方式来模拟球轴承内部的血管流动模式，包括速度分布、压力分布以及湍流特性的分析，以验证环状结构对流体流动的影响。

热行为分析：考察在高速旋转时，球轴承及其周围流体间的相互作用对传热效能的影响。

分析轴承内的温度分布、热流强度以及边界层效应。

结构与材料：研究不同材料和设计参数对流固耦合传热特性的影响。

特别是要考虑职称过程中材料的塑性变形、磨损程度以及热处理等工艺因素。

传热效能优化：通过比较有研究表明哪些设计参数和材料能够提升传热效率，并对流固耦合传热技术进行优化，为未来的轴承设计提供理论和实证依据。

工业与应用：探讨这些研究结论对于工业上的高速高精度机械、流体动力设备及其辅助系统的实际应用效果和考量。

本文将综合采用理论分析与实验测试相结合的方法，较全面地解析环下润滑高速球轴承的流固耦合传热过程，并提出优化的设计和操作建议。

涡旋式压缩机止推面摩擦润滑特性研究

第17卷第2期身| f 寶；謂2 0 17 年2 月REFRIGERATION AND AIR-CONDITIONING 80-82涡旋式压缩机止推面摩擦润滑特性研究x周到吴俊峰王汝金李炅(合肥通用机械研究院）摘要在涡旋式压缩机运行过程中，止推块与曲轴之间存在滑动摩擦。

止推面的摩擦润滑状态对于压缩机摩擦功耗和维持曲轴组件的稳定运行有詹重要的影响9本文开展涡旋式压缩机止推面摩擦润滑特性研究，分析在其工作过程中止推面的摩擦润滑状态和相关参数对摩擦性能的影响《相关研究结果可以为涡旋式压缩机止推面的摩擦润滑设计提供理论指导。

关键词涡旋式压缩机；止推面；摩擦；润滑Research on friction and lubrication characteristicsof thrust surface of scroll compressorZhou Dao Wu Junfeng Wang Rujin Li Jiong(Hefei General Machinery Research Institute)ABSTRACT During the operation of scroll compressor, there is the sliding friction between thrust block and crankshaft. The friction and lubrication state of thrust surface hasthe great influence on the friction power loss of the compressor and the stable operation ofcrank assembly. The research of friction and lubrication characteristics of thrust surface ofscroll compressor is carried out. The state of friction and lubrication of thrust surface?andthe influence of system parameters on friction performance are analyzed. The relevantstudy results can provide theoretical guidance for friction and lubrication design of thrustsurface of scroll compressor.KEY WORDS scroll compressor ； thrust surface ； friction ； lubrication涡旋式压缩机具有尺寸小、质量轻和效率高等特点，在制冷、空调等领域得到了广泛的应用在运行过程中，立式涡旋式压缩机主轴的轴向窜动是不可避免的，除主轴和电机转子的重力作用外，还有电机转子与定子的磁性高度不重合时产生的附加磁拉(推）力等p为维持涡旋式压缩机曲轴运转的稳定性，一般在电机转子下端设置一个辅助支撑，即止推块。

高速滑动轴承的流固耦合分析

高速滑动轴承的流固耦合分析摘要：本篇文章介绍了超高速轴承的轴瓦-润滑油-轴颈的流固耦合传热系统。

简述了这个研究方向成果的最新进展。

关键字：流固耦合；滑动轴承；耦合算法Abstract: This article introduced fluid-solid coupling heat transfer system of the high speed bearing’s bush, oil and shaft. It also summarized the latest progress of the research results.Key words: Fluid solid coupling; Sliding bearing; Coupling algorithm1流固耦合的算法进展流固耦合力学是流体力学与固体力学交叉而生成的一门力学分支，从获得的文献来看，它在算法方面的研究从很早就开始了，发展也比较迅速和成熟，目前已经形成了一些主流算法。

流体-结构耦合数值研究方法，其模型经历了由简单到复杂、从解耦到弱耦合（或松耦合）再发展到强耦合这样一个过程。

根据这一发展过程大致把算法分为三类：古典积分算法、交错积分耦合法和整体积分方法。

其中古典积分算法现在已经基本淘汰。

交错积分耦合法和整体积分法发展还比较迅速。

交错积分耦合法和整体积分法都是双向的耦合方法，可以考虑流体和结构的各种非线性因素，也可预测到极限环振荡现象。

两者的差别主要是时间积分推进是否同步。

1.1交错积分耦合法的进展Charbel Farhat等人提出的CSS（Conventional Serial Staggered）法起步较早，发展也比较成熟。

这种方法能充分利用计算流体动力学和计算结构动力学的方法和程序，只做少量的修改，从而保持程序的模块化。

但是它有一个缺点至今仍未克服，就是流体、结构的时间推进积分总是存在时间滞后，耦合见面上的能量不能保持守恒，无法满足动平衡。

磁流体润滑螺旋槽机械密封中的热流固耦合分析

磁流体润滑螺旋槽机械密封中的热流固耦合分析
张鹏高;魏龙;冯秀;冯飞
【期刊名称】《润滑与密封》
【年(卷),期】2024(49)3
【摘要】为了研究磁流体润滑螺旋槽机械密封中的热流固耦合效应,利用ANSYS Workbench软件计算了磁流体膜的压力分布、温度分布和动环的变形量,分析了电流强度、转速和磁性颗粒体积分数对磁流体膜压力、温度和动环变形的影响。

结果表明:随着电流强度、转速和磁性颗粒体积分数的升高,磁流体膜的动压、温度和密封环的热变形都增大;内径处的磁流体温度最高但压力最低,磁流体基液易汽化;动环的压力变形远小于热变形;磁流体膜的压力、磁流体膜温度的数值解大于试验值和解析值,其主要原因在于数值解考虑了密封堰和离心力对磁流体膜的影响。

【总页数】7页(P196-202)
【作者】张鹏高;魏龙;冯秀;冯飞
【作者单位】南京科技职业学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH136
【相关文献】
1.机械密封摩擦副界面热流固耦合分析
2.螺旋槽机械密封摩擦副界面流固耦合分析
3.螺旋槽液膜密封热流体动力润滑性能分析
4.波纹管机械密封多体多场热流固耦合性能分析
5.磁流体润滑螺旋槽机械密封环角变形计算
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固热耦合作用下风力机齿轮系机械可靠性灵敏度分析

固热耦合作用下风力机齿轮系机械可靠性灵敏度分析关新;郭瑞;张硕;潘舒然;唐美玲【期刊名称】《河南科学》【年(卷),期】2018(036)010【摘要】实际运行中的MW级双馈式风力机传动系统的齿轮传动副,受环境的风载荷影响经常出现裂纹、齿根断裂等机械故障,其原因主要是由于齿轮传动系的固有频率随着运行条件的改变而产生相应变化,致使整个系统产生共振.经典的传动系统可靠性研究是从结构和材料本身展开研究分析,对设备本身在运行环境下热应力的变化考虑较少,从而造成齿轮传动系的共振产生.引入热耦分析理论,在已有的机械可靠性模型基础上重构固热耦合分析控制方程.以概率有限元法为计算手段,研究在热应力作用下风力机齿轮系固有频率变化特点,从而为进一步开展风力机传动系统可靠性设计提供了一种研究方法.【总页数】7页(P1539-1545)【作者】关新;郭瑞;张硕;潘舒然;唐美玲【作者单位】沈阳工程学院,沈阳 110136;沈阳工程学院,沈阳 110136;中国华电铁岭风力发电有限公司,辽宁铁岭 112000;中国华电铁岭风力发电有限公司,辽宁铁岭112000;沈阳工程学院,沈阳 110136【正文语种】中文【中图分类】TB114.33【相关文献】1.考虑啮合齿对失效相关性的齿轮系统可靠性评估 [J], 白恩军;谢里阳;胡杰鑫2.考虑载荷作用次数的机械零部件可靠性灵敏度分析方法 [J], 张义民;吕昊3.齿轮系统随机振动及其传动误差的可靠性及灵敏度分析 [J], 王倩倩;张义民;张振先;蒋跃辉4.轴向载荷作用下钟表齿轮系统刚度可靠性研究 [J], 刘卫东;刘占辰5.热固耦合风力机齿轮传动结构的拓扑可靠性灵敏度分析 [J], 关新;王帅杰;赵琰;殷孝雎;王宇宁因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。