资源描述：
《有限长大间隙环流中同心转子动特性系数研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第21卷第6期摩擦学学报Vol21,No62001年11月TRIBOLOGYNov,2001有限长大间隙环流中同心转子动特性系数研究12孙启国,虞烈(1.兰州铁道学院机电与动力工程学院,甘肃兰州730070;2.西安交通大学润滑理论及轴承研究所,陕西西安710049)摘要:基于作者建立的大间隙环流中转子运动理论模型,用摄动法推导了有限长大间隙环流流场非线性控制方程的零阶和一阶摄动方程,研究了摄动方程的数值求解方法,并用该数值方法深入研究了有限长大间隙环流中同心转子的动特性系数以及壁面粗糙度、入口压力、长径比和入口预旋等参数的影响.研究结果表明,系统参数对有限长大
2、间隙环流中同心转子动特性系数的影响是流体惯性效应、旋流效应、摩擦耗散效应和Lomakin效应综合影响的结果.关键词:有限长大间隙环流;同心转子;动特性系数;数值方法中图分类号:TH113.1文章标识码:A文章编号:100420595(2001)0620473205[1,2]Antunes等基于整体流动模型和Hirs壁面摩擦系数方程,用解析方法研究了大间隙环流中偏心转子的静特性和动特性.我们也曾基于更为合理的Moody壁面摩擦系数方程,采用数值方法分析了大[3,4]间隙环流中偏心转子的静特性和动特性.然而,以上研究均做了“无限长”大间隙环流的假设,即忽略了沿轴向变
3、量变化的影响.这种假设仅适合于无轴向流动的大间隙环流.本文基于作者建立的大间隙环流中[3,4]转子运动的理论模型,用摄动法推导了有限长大Fig1Theconcentricwhirlingrotorinafinite2length间隙环流流场非线性控制方程的零阶和一阶摄动方largegapannularflow程,研究了摄动方程的数值求解方法,并用该数值方图1有限长大间隙环流中同心涡动转子法深入地研究了静子和转子壁面粗糙度、入口压力、h5p长径比和入口预旋等参数对有限长大间隙环流中同-=Q5z心转子动特性系数的影响.1221ö21221ö2uz(uz+uH)fs+
4、uz[uz+(uH-rX)]fr221理论分析5uzuH5uzuz5uz+h(++).(2)1.1控制方程5tr5H5zh5p1221ö21图1为有限长大间隙环流中同心涡动转子的结-=uH(uz+uH)fs+(uH-rX)Qr5H22构和运动示意图.其中O为静子中心,O1为转子轴221ö25uHuH5uHuz5uH[uz+(uH-rX)]fr+h(++).(3)心,静态时两者重合,动态时O1绕O做小扰动.5tr5H5z基于紊流整体流动模型和Moody壁面摩擦系数式中:H和z是周向和轴向坐标;r是转子半径;X是方程,作者建立了大间隙环流中转子运动的理论模转子转速;
5、Q是流体密度;L是流体动力粘度;p是流型,从而得到大间隙环流流场3D非线性微分方程体压力;u是流体速度;h是流体膜局部厚度;t是时组[3]:间;下标H和z表示周向和轴向;下标r和s表示转子5h5(huH)5(huz)和静子变量;fr和fs是转子和静子的Moody壁面摩++=0.(1)5tr5H5z擦系数,其计算公式分别为:基金项目:国家“九五”攀登计划资助(PD9521902);国家自然科学基金资助(19990511);甘肃省自然科学基金资助(ZS9912A2220022G).收稿日期:2000203215;修回日期:2000205228ö联系人孙启国,e2ma
6、il:sunqiguo@263.net.作者简介:孙启国,男,1963年生,副教授,博士,主要从事润滑理论和轴承转子动力学研究.474摩擦学学报第21卷esc3L1ö3fs0uH0uc1fs0-2fs=c1{1+[c2+221ö2]},(uauH1+)+c1uauH0(-1)hQh(uz+uH)2ua6c1erc3L1ö3c2esh1c3Lh0ucfr=c1{1+[c2+221ö2]};[-2-22(h1ua+)]+hQh[uz+(uH-rX)]h0Qh0uauac1,c2和c3是Moody实验常数,其中,c1=0.001375,fr0ud[ubuH1+(uH0
7、-rX)]+4,c52ubc2=1×103=5×10;e是壁面粗糙度.1.2零阶摄动方程1fr0-1)-2c1ub(uH0-rX)(36c1令E为转子轴心O1在静子中心O附近摄动的333c2erh1c3Lh0ud摄动变量,将h=h0+Eh1,p=p0+Ep1,uz=uz0+E[-2-22(h1ub+)]+h0Qh0ubub3uz1,uH=uH0+EuH1代入式(123)中,得到零阶摄动方h05uH1h0uH05uH1h0uz05uH1程:+++5tr5H5z5(h0uz0)=0.(4)h0uz15uH0h1uz05uH05z+.(9)5z5z-5p0=Q(1u1
8、式中:z0uafs0+u
