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转子—轴承耦合系统有限元求解模型与软件开发
Finite Element Solution of Coupled Rotor-Bearing System & Software Development
【作者】 蔡霆;
【导师】 杨建刚;
【作者基本信息】 东南大学 , 动力机械及工程, 2003, 硕士
【摘要】 转子-轴承系统是影响旋转机械稳定运行的重要因素之一。在轴承中,转子与润滑油膜的动特性一直是国内外研究的热点。转子与润滑油膜的关系可以概括为“相互影响,相互制约”,转子的运动会改变润滑流场情况,润滑流场的改变又反作用于转子。因此,在研究这个系统的时候,必须使用流固耦合的观点进行讨论。本文介绍了轴承结构、润滑理论及雷诺润滑方程,分析了转子与润滑流场的关系。在广泛研究和总结前人对于转子润滑问题研究方法和建立的模型基础上,以有限元法为基础,从流固全耦合角度建立了二维圆柱一流体耦合动力特性分析模型。与前人的模型相比,本文建立的模型更符合实际,更能完整描述转子与润滑流场之间的关系。在建立的数学模型基础上,本文编制了计算程序。在程序开发中,我们探讨了如何开发出兼顾计算速度和编程效率的方法,对如何编写大型计算程序做了研究。利用开发的程序,我们对转子润滑问题做了计算分析,得出了一些有益的结论。本文所建立的模型可以很方便地被扩展为二维模型。在建立模型时我们做了一些假设,对模型进行简化。研究建模时的简化条件对模型的影响和如何建立三维耦合模型是我们下一步的研究工作。
【Abstract】 Rotor-bearing system is the most vital component of large rotating machinery. Lubricating fluid field and rotor dynamics are very important to the safe operation of the unit. It has been studied quite extensively in the past. When the rotor vibrating, a net force is exerted on fluid field, which will change the rotor’s vibration on the same time. So, the fluid-solid coupled method must be used to model this system.In this thesis, structure of bearing, lubrication theory, numerical methods used in fluid modeling are introduced. A 2-D fully coupled dynamic model for the rotor-lubricating system is set up based on Galerkin finite-element method. By comparing with models and results of other researches, some useful conclusions are presented. How to develop flexible and high efficiency calculation program is discussed at the end of this thesis.The method used in the model can be extended to set up a 3-D model easily. Some assumptions and simplifications have been taken. Their influences will be considered in further researches.
- 【网络出版投稿人】 东南大学 【网络出版年期】2003年 02期
- 【分类号】TH113
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