[发明专利]基于相变模型的动静压滑动轴承流固耦合设计方法

权利要求书

1.一种基于相变模型的动静压滑动轴承流固耦合设计方法，其特征在于：

1）首先根据实际轴承尺寸要求，采用gambit软件建立含油腔结构的动静压滑动轴承的流体油膜以及固体的几何模型和网格计算模型；

2）之后将网格计算模型导入ansa软件进行网格优化；

3）然后将流体油膜以及固体的网格计算模型分别导入CAE软件ADINA中相应的流体与结构计算模块，设定边界条件，进行流固耦合数值计算，在数值计算过程中加入相变公式，计算运转过程中产生的气泡问题；

4）根据计算结果分析油膜及轴承的性能，之后调整腔结构及几何模型参数，得到所要设计的动静压滑动轴承。

2.根据权利要求1所述的基于相变模型的动静压滑动轴承流固耦合设计方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步，几何模型的建立

据实际轴承尺寸要求，采用gambit软件建立含油腔结构的动静压滑动轴承的流体域几何模型即流体油膜几何模型以及固体域几何模型；

第二步，模型离散

在gambit软件中对建立的流体和固体几何模型进行几何离散，划分网格得到计算网格模型；

第三步，网格计算模型的优化

将计算网格模型导入ansa软件中，利用ansa软件的几何处理和网格处理功能，对流体和固体网格进行优化，对几何模型和网格模型存在的缺陷进行修补；

第四步，模型导入

将流体及固体的网格计算模型分别导入CAE计算软件ADINA相应的流体与结构计算模块，并分别设置流体、固体的材料参数，流体参数为不可压缩粘性流体，设置湍流模型；

第五步，边界条件设置

模型导入ADINA之后，在ADINA软件中设置流体域和固体域的边界条件；

在流体域中，设置7个边界条件，分别是两端进油孔的进油压力边界、前后圆柱端面为出油口边界、施加在内表面上的转速边界、内表面的流固耦合边界、内表面的滑移边界、外表面的流固耦合边界、整个流体域的相变边界；

在固体域中，设置5个边界条件，分别是轴瓦外边面的固定边界、轴瓦内表面的流固耦合边界、轴颈外表面的流固耦合边界、在轴颈上的动载载荷边界、轴颈的约束边界；

第六步，流固耦合数值计算

设置完边界条件之后，在ADINA中根据已知的边界条件和模型控制参数进行流固耦合计算；

设置计算过程中的模型控制参数，流固耦合采用迭代耦合分析方法，控制方程求解采用完全牛顿迭代方法，设置位移与压力收敛判据，流体控制方程求解采用有限体积方法，格式选用二阶空间离散，时间积分采用二阶composite积分格式，求解采用simple算法，设置变量收敛判据，固体分析采用隐式动力分析方法，有限元方法离散，二阶精度Bathe composite时间积分格式，完全牛顿迭代法计算，设置位移收敛判据；

第七步，后处理

计算完成后统计油膜压力值，轴瓦应力值，绘制轴心轨迹曲线以及气穴面积曲线图，并与设计要求进行对比：若计算结果与设计要求偏差在设计精度要求允许范围内，则完成计算；否则返回第一步,修改模型参数重新计算直至满足设计要求，并记录已完成计算的模型参数及计算结果，为修改模型参数提供依据。