高速静压气体轴承——转子系统的特性研究.pdf

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1、分类号UDC密级——单位代码lQl5l高速静压气体轴承一转子系统的特性研究指导教师学位授予单位于贺春王祖温职称马文琦大连海事大学教授副教授申请学位级别工学博士学科(专业)轮机工程论文完成日期2011年3月20日答辩日期2011年6月10日答辩委员会主席嘭渤一，yf，～＼㈣Y1㈣89I＼16㈣723ResearchonCharacteristicsofHigh--speedAerostaticBearing—-RotorSystemDissertationSubmittedtoDalianMaritimeUniversityInpartialfulfdlmentoftherequirement

2、sforthedegreeofDoctorofEngineeringYUHechun(MarineEngineering)DissertationSupervisor：ProfessoWangZuwenAssociationProfessorMaWenqiMarch2011t'

3、气，，，～^-^卜‘～‘山大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，撰写成博士学位论文竺直建登压氢佳独丞：整王丕统鲍挂丝硒塞==。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含

4、任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：韵舡学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》(中国学术期刊(光盘版)电子杂志社)、《中国学位论文全文数据库》(中国科学技术信息研究所)等数据

5、库中，并以电子出版物形式出版发行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。本学位论文属于：保密口在——年解密后适用本授权书。不保密团(请在以上方框内打“√”)论文作者签名：／t、-J一●I惦■，譬～’●'●r，’呕I囊创新点摘要1提出了一种采用旋转坐标系与静态计算网格相结合研究轴承动态特性的计算方法。．2提出了一种基于CFD计算结果的气体轴承．转子系统的准动态耦合计算方法，充分考虑了动压效应、转子位移等对系统特性的影响。3提出了一种新型切向非均匀孔径供气静压气体轴承，通过合理控制节流孔直径、供气参数等，提高了轴承一转子系统的稳定性。4提出了一种基于静压气体轴承原理的高速轴承．转子系统的非

6、接触式加载方法，实现了高速转子的动静态加载。'●p-一崔————————————————————————————————．．．————————．．．．．_____-_-________-_____________■o-______-___-．．．．．．．—————————————————————————————————————．—————．．———．．_．．．____．．__-．．．_．．．___．_-_．-____■o_-__-．___-．．．．．．．．．．．．．____________·_________■■■■■■■■■■■■___■一，，～、0．I·’●’唾精密测量仪器、高速转子等设

7、备上具有良好的适用性。当前，随着转子速度的不断提高，一方面高转速带来的动压效应对轴承的动静态特性影响更加突出，雷诺方程无法满足流场精确计算的需求；另一方面高转速导致的诸多非线性因素使转子动力学的线性理论无法满足高速气体轴承．转子系统的研究需求。．本文以提高高速静压气体轴承．转子系统的稳定性为目的，针对静压气体轴承的流场计算、静压气体轴承的动静态特性分析、气体轴承．转子系统特性的耦合研究、系统特性的实验测试等方面开展了系统深入的研究，主要研究内容包括：，分析不同流场数值计算方法对静压气体轴承的适用性。以静压气体止推轴承为研究对象，采用基于雷诺方程的有限差分法及基于N．S方程的有限体积法中的层流

8、模型、湍流模型及二者混合等四种方法对静压气体轴承的流场进行计算。雷诺方程和湍流模型无法满足流场精确计算的需求；选择基于N—S方程的层流模型作为高速静压气体轴承研究中的计算方法。采用三维流场计算方法研究轴承结构及工况对静压径向气体轴承动静态特性的影响。采用分区划分、局部加密的三维建模方法；通过旋转坐标系与静态网格相结合的方法实现静压气体轴承动态特性的三维计算。计算结果表明：高速状态下，动压效应提高了轴承的主承载