一种水润滑橡胶轴承双向热流固耦合计算方法技术

本发明专利技术公开了一种水润滑橡胶轴承双向热流固耦合计算方法，包括如下步骤：根据水润滑橡胶轴承的特殊结构、实际运转工况，结合水润滑橡胶轴承的传热特点，设置求解过程基本假设；确定水润滑橡胶轴承流体、固体、温度场的耦合边界条件；建立水润滑橡胶轴承流体域和固体域求解模型，包括数学模型和力学模型；借助有限元软件平台和专业的划分网格软件对水润滑橡胶轴承流体域和固体域进行网格划分；建立水润滑橡胶轴承流体域、固体域以及传热特性的微分控制方程；建立水润滑橡胶轴承热流固耦合模型，采用数值方法求解，获得流体域、固体域和温度场的变形情况。本发明专利技术有效适用于水润滑橡胶轴承三场耦合求解且求解精度高迭代次数少。

A two way thermal fluid solid coupling calculation method for water lubricated rubber bearings

The invention discloses a method for calculating the water lubricated rubber bearing two-way flow solid coupling, which comprises the following steps: according to the special structure of water lubricated rubber bearings, the working condition, combined with the heat transfer characteristics of water lubricated rubber bearings, set the basic assumptions of the solving process; the coupling boundary conditions of fluid and solid rubber bearing, the temperature field of water lubrication the establishment of water lubricated rubber bearings; fluid and solid domain model, including the mathematical model and mechanical model; using mesh finite element software platform and professional meshing on water lubricated rubber bearing fluid domain and solid domain; differential control equation of water lubricated rubber bearing fluid domain, solid domain and heat transfer characteristics; the establishment of water lubricated rubber bearing fluid solid heat coupling model is solved by numerical method, the fluid domain and solid domain and obtain temperature The deformation of a degree field. The invention is effectively applied to the solution of three - field coupling of water lubricated rubber bearings and has less iteration times.

【技术实现步骤摘要】
一种水润滑橡胶轴承双向热流固耦合计算方法
本专利技术涉及流场、固场和温度场三场耦合的分析
，具体涉及一种水润滑橡胶轴承双向热流固耦合计算方法。
技术介绍
随着滑动轴承应用的逐步推广，水润滑橡胶轴承作为其发展的一个重要种类，改变了以往机械传动系统中都是以金属结构构成摩擦副的传统思想，不但节省了大量原油和贵重金属材料，而且大大简化了轴承轴系结构，避免因油污泄漏而严重污染水环境的情况。随着石油等能源的日趋紧张，在当今倡导资源节约和环境友好的时代背景下，清洁能源的使用越来越被人们所重视。水润滑橡胶轴承以其无污染、省材料、低成本、耐磨损、耐泥沙、耐腐蚀等一系列优点而在船舶、水轮机、水泵等旋转机械上的应用较为普遍，成为水下最适宜的轴承之一。它对于解决目前水介质中使用金属滑动轴承频繁出现密封失效、轴瓦磨损问题，对于简化机械润滑与密封系统结构和节约贵重有色金属轴瓦材料，都具有重要的意义。长期以来，对轴承热弹流润滑性能的研究相对而言比较薄弱。早期对轴承润滑性能研究中均忽略润滑剂的粘温效应。1957年，Ziekiewicz首次提出油膜温度对轴承润滑性能的影响是不可忽略的，分析了润滑膜内的温度分布和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水润滑橡胶轴承双向热流固耦合计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：根据水润滑橡胶轴承的特殊结构、实际运转工况，结合水润滑橡胶轴承的传热特点，设置求解过程基本假设；步骤2：确定水润滑橡胶轴承流体、固体、温度场的耦合边界条件，包括入口边界、出口边界和壁面边界条件；步骤3：建立水润滑橡胶轴承流体域和固体域求解模型；步骤4：借助有限元软件平台和专业的划分网格软件对水润滑橡胶轴承流体域和固体域进行网格划分；步骤5：建立水润滑橡胶轴承流体域、固体域以及传热特性的微分控制方程；步骤6：建立水润滑橡胶轴承热流固耦合模型，采用数值方法求解，获得流体域、固体域和温度场的变形情况。

【技术特征摘要】
1.一种水润滑橡胶轴承双向热流固耦合计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：根据水润滑橡胶轴承的特殊结构、实际运转工况，结合水润滑橡胶轴承的传热特点，设置求解过程基本假设；步骤2：确定水润滑橡胶轴承流体、固体、温度场的耦合边界条件，包括入口边界、出口边界和壁面边界条件；步骤3：建立水润滑橡胶轴承流体域和固体域求解模型；步骤4：借助有限元软件平台和专业的划分网格软件对水润滑橡胶轴承流体域和固体域进行网格划分；步骤5：建立水润滑橡胶轴承流体域、固体域以及传热特性的微分控制方程；步骤6：建立水润滑橡胶轴承热流固耦合模型，采用数值方法求解，获得流体域、固体域和温度场的变形情况。2.如权利要求1所述的一种水润滑橡胶轴承双向热流固耦合计算方法，其特征在于，所述步骤6中的水润滑橡胶轴承热流固耦合模型包括(1)流体控制方程①连续方程连续方程也称为质量守恒方程，流体运动必须满足连续方程，微分形式为：式中，ux、uy、uz为x、y、z方向速度分量，m/s；ρ为密度，kg/m3；t为时间，s；引入哈密顿算子则上式可描述为②动量方程动量方程其实质是牛顿第二定律，基于该定律，可以得到x、y、z三个方向的动量方程：式中，p为流体微元体上的压强，Pa；τxx、τxy、τxz等为黏性应力τ的分量，Pa；fx、fy、fz为x、y、z方向的单位质量力，m/s2，若质量力只有重力，z轴竖直向上，则fx＝fy＝0，fz＝-g；③能量方程满足能量守恒定律是考虑热交换的系统的必要条件，能量方程的核心为热力学第一定律，可表示为式中，E为流体微团总焓值，J/kg，由内能、势能和动能组成，E＝h-p/ρ+u2/2；h为焓值，J/kg；hj为组分j的焓值，J/kg；Jj为组分j的扩散通量；keff为有效热传导系数，W/(m·K)，keff＝k+kt，kt为湍流热传导系数，由湍流模型来确定；Sh为包括化学反应及其他体积热源项；(2)固体控制方程流体作用下产生的固体位移和振动控制方程式中，Ms为质量矩阵；Cs为阻尼矩阵；Ks为刚度矩阵；τs为应力；(3)传热控制方程基本传热方程Q＝kAΔtm式中，k为传热系数，W/(m2·K)；A为面积，m2；Δtm为平均温差；传热系数k依据实际问题进行计算；(4)耦合控制方程流体与固体位移、热流密度、温度等变量在流固交界面应满足以下方程式中，q为热流密度，W/m2；T为温度。3.如权利要求1所述的一种水润滑橡胶轴承双向热流固耦合计算方法，其特征在于，所述流体控制方程有确定解的前提是满足初始条件与边界条件，对物理过程完整的数学描述是由控制方程、初始条件和边界条件构成的；求...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明，刘佳蕾，李鹏超，韩永超，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61