机械工程学报
機械工程學報
궤계공정학보
CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING
2013年
13期
56-62
,共7页
李运堂%蔺应晓%朱红霞%孙在
李運堂%藺應曉%硃紅霞%孫在
리운당%린응효%주홍하%손재
静压气体轴承%微幅自激振动%大涡模拟%漩涡
靜壓氣體軸承%微幅自激振動%大渦模擬%漩渦
정압기체축승%미폭자격진동%대와모의%선와
Aerostatic bearing%Micro self-vibration%Large eddy simulation%Vortex
为揭示静压气体推力轴承微幅自激振动的内在机理,采用大涡模拟(Largeeddy simulation,LES)分析小孔节流静压气体轴承内气体流动特性.发现在节流孔出口附近的湍流区域内气体产生极其复杂的漩涡,气体压力和流速自漩涡中心向边缘逐渐变化,随着气体的流动漩涡不断产生和破裂,造成气膜内气体压力波动,导致承载能力快速改变,引起轴承产生微幅自激振动.通过k-ε模型验证大涡模拟计算结果的准确性.同时,对比环面节流与小孔节流静压气体轴承内气体压力波动的幅值,证明漩涡是导致静压气体轴承产生自激振动的直接原因.计算结果还表明,随着气膜厚度的增加,流场内气体压力波动的幅值先增大后减小,在超精密静压气体轴承设计时,应避免最大压力波动时的气膜厚度接近最大刚度时的气膜厚度,使轴承具有最佳刚度的同时,自激振动得到有效抑制.
為揭示靜壓氣體推力軸承微幅自激振動的內在機理,採用大渦模擬(Largeeddy simulation,LES)分析小孔節流靜壓氣體軸承內氣體流動特性.髮現在節流孔齣口附近的湍流區域內氣體產生極其複雜的漩渦,氣體壓力和流速自漩渦中心嚮邊緣逐漸變化,隨著氣體的流動漩渦不斷產生和破裂,造成氣膜內氣體壓力波動,導緻承載能力快速改變,引起軸承產生微幅自激振動.通過k-ε模型驗證大渦模擬計算結果的準確性.同時,對比環麵節流與小孔節流靜壓氣體軸承內氣體壓力波動的幅值,證明漩渦是導緻靜壓氣體軸承產生自激振動的直接原因.計算結果還錶明,隨著氣膜厚度的增加,流場內氣體壓力波動的幅值先增大後減小,在超精密靜壓氣體軸承設計時,應避免最大壓力波動時的氣膜厚度接近最大剛度時的氣膜厚度,使軸承具有最佳剛度的同時,自激振動得到有效抑製.
위게시정압기체추력축승미폭자격진동적내재궤리,채용대와모의(Largeeddy simulation,LES)분석소공절류정압기체축승내기체류동특성.발현재절류공출구부근적단류구역내기체산생겁기복잡적선와,기체압력화류속자선와중심향변연축점변화,수착기체적류동선와불단산생화파렬,조성기막내기체압력파동,도치승재능력쾌속개변,인기축승산생미폭자격진동.통과k-ε모형험증대와모의계산결과적준학성.동시,대비배면절류여소공절류정압기체축승내기체압력파동적폭치,증명선와시도치정압기체축승산생자격진동적직접원인.계산결과환표명,수착기막후도적증가,류장내기체압력파동적폭치선증대후감소,재초정밀정압기체축승설계시,응피면최대압력파동시적기막후도접근최대강도시적기막후도,사축승구유최가강도적동시,자격진동득도유효억제.
