[发明专利]包含完整变量扰动的流体润滑频变动力学特性计算方法

权利要求书

1.包含完整变量扰动的流体润滑频变动力学特性计算方法，其特征在于，所述方法用于求取任意扰动频率下流体润滑轴承动力学系数，包括如下步骤：

S1：结合润滑介质的薄膜流动特性建立包含附加效应的瞬态雷诺方程，并对其进行频率扰动分析，推导瞬态雷诺方程中出现的完整变量扰动展开表达式，进而得到稳态雷诺方程和包含完整变量动态变化的扰动雷诺方程；

S2：针对具体轴承结构形式建立动力学模型，并对动力学模型进行结构扰动，确定S1中的扰动膜厚与轴承力扰动的关系，获得隐含在转子扰动和结构扰动中的扰动变量所对应的复数压力分布控制方程；

S3：数值求解S1中的稳态雷诺方程和S2中的扰动变量对应的复数压力分布控制方程，得到扰动变量对应的复数压力分布；

S4：利用S3中获得的扰动变量对应的复数压力分布求取动力学刚度和阻尼系数。

2.根据权利要求1所述的包含完整变量扰动的流体润滑频变动力学特性计算方法，其特征在于，所述S1包括：

S1.1：建立润滑介质薄膜流动的瞬态雷诺方程，包含由热物性变量和膜厚的非线性函数表示的附加效应；

S1.2：结合润滑薄膜流动特性选取特征参数对瞬态雷诺方程进行无量纲化；

S1.3：转子系统临界特性与稳定性分析对应的状态为，转子在旋转的同时，轴颈中心以任意扰动频率绕着平衡位置在小邻域内正向涡动，处于扰动状态下的润滑膜通过含扰动频率与旋转频率比值的复指数表示压力和膜厚的动态变化，得到频率扰动展开形式的无量纲瞬态膜厚和压力；

S1.4：将控制方程中的热物性变量统一进行一阶频率扰动展开，并通过热物性对压力的无量纲偏导数构造热物性变量扰动与扰动压力之间的动态映射，得到无量纲方程中含油的密度和黏度扰动展开形式；

S1.5：将扰动膜厚和热物性变量扰动代入附加效应的非线性函数表达式，借助等价无穷小理论，推导由稳态附加效应函数与扰动膜厚和热物性变量扰动线性组合叠加表示的附加效应动态变化；

S1.6：将S1.3至S1.5得到的所有变量的频率扰动展开形式代入S1.2得到的无量纲瞬态雷诺方程，利用方程给定的等式关系分离零阶和一阶项，分别得到稳态雷诺方程和扰动雷诺方程。

3.根据权利要求1所述的包含完整变量扰动的流体润滑频变动力学特性计算方法，其特征在于，所述S2包括：

S2.1：针对具体轴承结构形式建立动力学模型，将所述动力学模型无量纲化，获得无量纲轴承动力学模型；

S2.2：对S2.1获得的无量纲轴承动力学模型进行结构扰动，确定扰动膜厚与轴承力扰动的关系；

S2.3：将S1中获得的扰动雷诺方程对隐含在转子扰动和结构扰动中的扰动变量求偏导数，并借助S2.2中扰动膜厚与轴承力扰动的关系，获得各扰动变量所对应的复数压力分布控制方程。

4.根据权利要求1所述的包含完整变量扰动的流体润滑频变动力学特性计算方法，其特征在于，所述S3包括：

S3.1：将S1中获得的稳态雷诺方程离散，采用超松弛迭代法求解稳态压力分布；然后基于稳态压力分布利用润滑介质的热物性模型或数据库更新稳态热物性分布，进而更新稳态附加效应函数；重复上述过程直至稳态压力分布收敛；

S3.2：采用数值微分方法对求解域内的网格节点在稳态压力处计算热物性对压力的无量纲偏导数；

S3.3：将S3.1和S3.2得到的稳态变量分布作为输入条件，用数值方法求解S2所获得的扰动变量对应的复数压力分布控制方程。

5.根据权利要求1所述的包含完整变量扰动的流体润滑频变动力学特性计算方法，其特征在于，所述S4包括：

基于所选取的坐标系，对步骤S3获得的各扰动变量对应的复数压力分布进行数值积分，再利用旋转矩阵变换得到该坐标系下的动力学刚度和阻尼系数。