[发明专利]一种弹性环式挤压油膜阻尼器的流固耦合计算方法

说明书

发明公开了一种弹性环式挤压油膜阻尼器的流固耦合计算方法，通过提取ERSFD的弹性环和油膜的主要力学特征，忽略次要特征，并充分利用结构力学和流体力学的理论，采用雷诺方程建立油膜的流体控制方程，利用弹性体振动理论，把弹性环在流固耦合作用过程中的行为进行时空分离，其中弹性环的空间振动形态基于梁理论进行描述，弹性环的时间振动历程通过简谐函数进行描述，将传统方法中的三维结构模型简化为一维结构模型，将流体的三维模型简化为二维模型，从而在保证计算精度的前提下，大大减小了ERSFD流固耦合模型的自由度数目，压缩了计算规模，能够显著节省计算时间。这是本申请的核心技术效果。

技术领域

本公开属于弹性环式挤压油膜阻尼器技术领域，具体涉及一种弹性环式挤压油膜阻尼器的流固耦合计算方法。

背景技术

弹性环式挤压油膜阻尼器(ERSFD)是通过弹性环和油膜的耦合作用实现减振作用的。其中，弹性环整体结构为短圆柱形环，在圆柱形环的内外表面加工有均匀分布的凸台，在工程应用中弹性环的内表面和外表面的凸台数目相等，而且内凸台和外凸台呈交错分布的结构形式。ERSFD的弹性环安装在轴承座和轴承之间，由于凸台和弹性环端部封严装置的存在，弹性环的内、外环面上会形成多个分段油膜腔，供油装置向油膜腔中提供一定压力和流量的润滑油，就构成了弹性环式挤压油膜阻尼器。

工程应用表明，设计优良的ERSFD可以起到非常显著的振动抑制效果，这方面做的比较好的是俄罗斯，ERSFD在俄罗斯的多型航空发动机中都有重要的应用。

当前，弹性环的结构力学模型构建主要依赖于有限元方法，油膜的流体力学模型构建主要依赖于流体力学理论中提出的各种流动模型，其中以k-ε模型为主。

采用上述技术手段进行ERSFD的流固耦合建模，所形成的模型自由度数目会非常大，导致计算效率低，计算耗时长，特别是在多参数优化计算时，计算规模和所耗费的时间往往庞大到工程上无法接受的地步，无法满足工程设计迭代的需求。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开目的在于采用雷诺方程建立油膜的流体控制方程，利用弹性体振动理论，把弹性环在流固耦合作用过程中的行为进行时空分离，其中弹性环的空间振动形态基于梁理论进行描述的弹性环式挤压油膜阻尼器的流固耦合计算方法。

为了实现本公开目的，本公开所采用的技术方案如下：

一种弹性环式挤压油膜阻尼器的流固耦合计算方法，包括:

采用雷诺方程建立油膜压力和油膜厚度之间的定量关系，预设一油膜厚度；

通过油膜压力和油膜厚度之间的定量关系求解油膜压力；

根据弹性环段所受载荷，计算弹性环各处截面弯矩；

采用差分法，对弹性环段的空间形态函数在局部坐标系下的变形方程进行离散，建立弹性环段的空间形态的方程组，利用高斯消除法求解，获得弹性环段的空间变形；

根据弹性环段的空间变形，得到弹性环的变形，再根据弹性环的变形与油膜厚度的定量关系得到油膜厚度；

当油膜厚度满足收敛条件时，获取对应的油膜厚度和/或油膜压力；当油膜厚度不满足收敛条件时，将油膜厚度代入油膜压力和油膜厚度之间的定量关系重新求解油膜压力。

可选地，油膜压力和油膜厚度之间的定量关系包括内油膜压力与内油膜厚度之间的定量关系、外油膜压力与外油膜厚度之间的定量关系；其中，

内油膜压力与内油膜厚度之间的定量关系是：