基于FLUENT轧机油膜轴承空化现象的仿真与分析.pdf

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1、·22·重型机械2013No．4基于FLUENT轧机油膜轴承空化现象的仿真与分析王荣耀，朱琳，王建梅，吴小军，李玉贵(太原科技大学重型机械教育部工程研究中心，山西太原030024)摘要：基于RANS方程和两相流模型以及自然空化模型，采用有限体积法建立了气、液混合数值模拟方法，并对计算域进行分块网格划分，模拟了轧机油膜轴承的空化现象以及空穴区的迁移情况，得到油膜的压力场和不同转速下空穴区气相体积分数分布。研究发现：影响油膜发生空化现象的主要因素是流场的局部绝对压强，转速对空穴区的迁移有明显的影响，而流场的边界状态是仿真成功的关键。本次研究内容对优化油

2、膜轴承的结构以及提高油膜的工作稳定性提供了有效的参考。关键词：油膜轴承；有限体积法；压力分布；空化现象；空穴迁移中图分类号：TH133．3文献标识码：A文章编号：1001—196X(2013)04—0022—04Simulationandanalysisoncavitationphenomenonofoil-filmbearinginrollmillbasedonFLUENTWANGRong-yao，ZHULin，WANGJian-mei，wUXiao-jun，LIYu—gui(EngineeringResearchCenterofHeavyMac

3、hineryMinistryofEducation，TaiyuanUniversityofScienceandTechnologyTaiyuan030024，China)Abstract：BasedontheRANSequationsandtwo—phaseflowmodel，couplingwithanaturalcavitationmodel，agas-liquidmixturenumericalsimulationmethodisestablishedtosimulatethecavitationphenomenonandmigrationo

4、fcavitationzoneinrollingmilloilfilmbearingbyFiniteVolumeMethod(FVM)withblockmeshing．Theoilfilmpressurefieldandgasphasevolumefractioncontoursfireachieved．Thestudyfoundthatthemainfactorofappearingcavitationistheabsolutepressureofthelocalflowfield；therevolutionhasasignificantimpa

5、ctonthemigrationofcavitation；andtheboundaryofflowfieldisthesuccessfulkeytothesimulation．Thestudyconcernedisusefulforoptimizingthestructureoftheoilfilmbearingandimprovingtheworkingstabilityofthefilm．Keywords：oilfilmbearing；FVM；pressuredistribution；cavitationphenomenon；cavitatio

6、nmigration破裂呈细条状；1983年B．D．Jacobson和O前言B．J．Hamrock首先用高速相机拍摄到动载轴承中早在十八世纪，流体力学的先驱Euler就通的空穴；1991年D．C．sun和D．E．Brewe通过过实验观测到流体的空化现象并作了相关研挤压油膜实验获得较好的空穴照片。随着油究⋯。传统意义上空化是材料的剥蚀源、噪声膜轴承在高精度轧机上的应用，对油膜空化现象的辐射源、构件的振动源以及流体动力的干扰的研究不仅具有重要的理论意义，而且有着广泛源_2J。在润滑理论发展初期，人们就发现静载的工程应用价值。时轴颈的非承载区发生了空化现

7、象j。1956年Cole和Huges使用玻璃轴承套观测到发散区油膜1动压油膜轴承空化现象产生的机理收稿13期：2013—01—28；修订日期：2013—02—19空化是指在一定条件下液体介质内部出现蒸基金项目：国家青年科学基金资助项目(No．51205269)作者简介：王荣耀(1986一)，男，太原科技大学，硕士研究生汽泡或空穴(空泡)的现象。通常自然空化发生研究方向：重型机械结构优化。的主要原因是液体介质中局部压力低于液体的饱2013N0．4重型机械·23·和蒸汽压(气压)，导致液体中原有的微气核或e可表示为者初生的气核成长为大的空穴(空泡)，甚

8、至连e=÷(V+V)(2)成片形成空穴区。动压油膜轴承的工作原理主要是基于粘滞流2．2空化模型的数学理论基础体的动压效应，