三维动边界流动题目的数值计算

admin · 发表于 2024-1-29 16:25:36

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本文对两种三维含动边界流动题目径向滑动轴承油膜承载力和转动板在水中的运动过程进行数值计算。首先，对无进油口及轴肩的径向滑动轴承油膜压力进行N-S方程数值求解，通过与雷诺方程结果的对比验证本文数值计算方法的可靠性；在此基础上，建立有进油口及轴肩的径向滑动轴承油膜模型，对滑动轴承油膜压力及承载力进行数值计算，研究偏心率、宽径比、进油压力和进油口直径对油膜承载力大小及作用角的影响。其次，通过对转动板在电机驱动下在水中的运动过程进行数值计算，研究不同旋转角速度、面积大小和弯折角度对转动板所受力矩、压强的影响；通过对转动板在水流冲击作用下的运动过程进行数值计算，研究转动板所受流体驱动力矩、转动板的旋转角加速度、角速度及转动角度随时间的变化规律。对滑动轴承油膜承载力进行N-S方程数值求解的计算结果表明，偏心率增加，油膜承载力增加，承载力作用角减小；宽径比增加，油膜承载力增加，油膜承载力作用角增加；轴颈转速增加，油膜承载力增加，承载力作用角不变；与无进油压力时相比，有进油压力时的油膜承载力较小、作用角较大；偏心率越小，进油压力对油膜承载力及作用角的影响越大；无进油压力时，进油口直径对油膜承载力及作用角无影响；有进油压力时，进油口直径越大，油膜承载力越小、作用角越大；环境压力、重力加速度对油膜承载力大小及作用角几乎无影响。对转动板在电机驱动下在水中运动过程的数值计算结果表明，不同旋转角速度、面积大小和弯折角度情况下，转动板所受力矩、板上平均压强及压强峰值均随着时间的增大而增大；旋转角速度越大，转动板所受力矩、板上平均压强及压强峰值越大，增大的速度越快；转动板的面积越大，所受力矩越大，面积缩小时，所受力矩急剧减小，不同面积板上压强峰值相差不大；弯折角度越大，转动板所受力矩、板上平均压强及压强峰值越小。对转动板在水流冲击作用下运动过程的数值计算结果表明，刚开始转动板所受流体驱动力矩较大，随后迅速减小，最后趋近于零，并在一定范围上下波动；旋转角加速度与驱动力矩的变化趋势相同；旋转角速度随时间的变化曲线近似于抛物线；转动角度随时间的变化曲线拟合成二次多项式为α=4887t2+493t-0.42。

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