考虑气泡体积分布的轴承油气紊流润滑模型

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1、·机械制造·华成玉，等·考虑气泡体积分布的轴承油气紊流润滑模型考虑气泡体积分布的轴承油气紊流润滑模型华成玉。林晓辉(东南大学机械工程学院，江苏南京211189)摘要：将高速．z-~T的油气润滑介质视为由连续液体和离散气泡构成的混合流，基于连续方程、Navier-Stokes方程、壁面定律紊流模型和气泡体积分布函数，导出了考虑界面效应的混合流体紊流广义Reynolds方程建立了高速主轴径向轴承油气紊流动压润滑模型，模型同时考虑了气泡体积分布以及两相界面间动量传输效应。通过数值耦合求解广义Reynolds方程和流体速度方程．获得了油气润滑动压轴承的压力分布、

2、紊流流速分布。结果表明，气泡尺寸分布和界面效应将使油膜发散区产生正压力。关键词：高速主轴径向轴承；两相常流润滑；界面效应中图分类号：TH133．3文献标志码：B文章编号：1671．5276【2015)01-0013—03OilAerationTurbulentLubricationModelofHighSpeedJournalBearinginConsiderationofInterfaceEfiectandBubbleSizeandDistributionHUACheng·yu，LINXiao—hui(SchoolofMechanicalEnginee

3、ring，SoutheastUniversity，Nanjing211189，China)Abstract：Oilaerationlubricatingliquidmodelisregardedasmixedfluidwhichiscomposedofcontinuousphaseliquidanddiscretephasebubblesinhigh—speedjournalbearing．ThegeneralizedReynoldsequationisderivedbyusingthecontinuityequation，Navier-Stokeseq

4、uation，lawofwalturbulencemodelandbubblesizeanddistributionfunction．AoilaerationturbulentlubricationmodelisestablishedbythegeneralizedReynoldsequation．Especially，theinertialeffectofoilfilm，momentumtransferandenergytransfereffectatthegas-liquidinterfacesarewelconsideredinthismode1．

5、Innumericalalgorithm，acouplingstrategyisappliedinsolvingboththegeneralizedReynoldsequationandfluidvelocityequation．Thepressuredistributionandtheturbulentvelocitydistributionareobtained．Theresultsshowthatduetothebubblesizeanddistributionandinterfaceefect，thepositivepressureisgener

6、atedinoilfilmdivergedarea．Keywords：highspeedspindlejoumalbearing；two—phaseturbulentlubrication；interfaceefect[12]中采用另一种模型，即不改变油膜自身的粘度，基于0引言流量连续性建立广义REYNOLDS方程以适应油气混合润滑条件。然而，以上理论模型是假设气油两相的速度相等由于刚度高、阻尼特性好、精度高、磨损小、寿命长等且在界面处无滑移．完全忽略气相与液相界面间的动量传特点．流体滑动轴承在高速主轴中被广泛应用。然而，滑输效应对润滑的影响。因此，考虑

7、界面效应的两相紊流模动轴承在工作过程中不可避免地会出现气体混入润滑油型描述高速主轴滑动轴承的润滑状态，将更加符合其实际的现象【1]，随着轴承转速的增加，气体的含量也随之增工况，由于两相间的动量和能量相互交换主要发生在两相加，尤其对于高速主轴中的滑动轴承其轴颈表面线速度间的界面上．而单位体积混合流体中气相与液相的界面面最高可达>125m／s，在这种高速工况下。润滑介质一般积与气泡体积分布有密切关联，两相紊流模型中应该考虑为油气紊流润滑工况。因此．主轴滑动轴承中的润滑介质气泡体积分布效应。将处于两相紊流状态。影响了其承载性能。本文将油气润滑介质视为由连续液体

8、相和离散气泡国际上已经针对油气润滑提出了各种理论模型。其相构成的气液混合流体，基