基于薄层单元的拉杆转子接触界面动力学建模及修正 被引量：15

1

作者 缪辉 臧朝平 +2 位作者 罗欣洋 王晓伟 梁波 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1927-1935,共9页

为了研究具有复杂接触界面拉杆转子系统的动力学特性,发展了基于薄层单元的拉杆转子接触界面动力学建模及修正方法。采用线性本构关系的薄层单元模拟转子部件的复杂接触关系,基于模态试验数据,运用分层模型修正方法对预紧状态下拉杆转... 为了研究具有复杂接触界面拉杆转子系统的动力学特性,发展了基于薄层单元的拉杆转子接触界面动力学建模及修正方法。采用线性本构关系的薄层单元模拟转子部件的复杂接触关系,基于模态试验数据,运用分层模型修正方法对预紧状态下拉杆转子部件接触面的连接刚度进行识别,通过识别的薄层连接参数建立拉杆转子动力学预测模型。将拉杆转子动力学预测模型的结果与试验数据进行对比分析,结果表明:采用线性本构关系薄层单元能够模拟拉杆预紧状态下接触界面的力学特性,修改薄层单元弹性模量能够模拟接触界面的法向刚度和切向刚度;修正后转子模型与测试结果的最大频率误差为0.6%,平均频率相对误差为0.25%,修正后模型能预测实际结构的振动响应。 展开更多

关键词 拉杆转子 动力学建模 薄层单元 模型修正 刚度识别 动力学预测

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多叶式径向动压气体箔片轴承预紧力仿真

2

作者 黄钟文 郭雨 +6 位作者 罗欣洋 梁波 杨昌宝 于焕春 张广辉 徐科繁 樊红星 《节能技术》 CAS 2024年第1期58-63,共6页

为获取多叶式径向动压气体箔片轴承大预紧装配过程中各部件状态,基于显式动力学方法建立了该类轴承的非线性接触模型,并讨论了预紧量、静态偏心率对转轴表面应力分布的影响,研究结果表明:多叶式箔片结构在平箔片搭接区域及与转轴接触区... 为获取多叶式径向动压气体箔片轴承大预紧装配过程中各部件状态,基于显式动力学方法建立了该类轴承的非线性接触模型,并讨论了预紧量、静态偏心率对转轴表面应力分布的影响,研究结果表明:多叶式箔片结构在平箔片搭接区域及与转轴接触区域应力较大;当无静态偏心时,转轴表面应力分布呈周期对称状态,有静态偏心时,则呈余弦形式,且应力波峰波谷数量与箔片数量一致;同时,预紧量越大,转轴表面应力越大,而静态偏心率越大,转轴表面主要受压区峰谷间应力差越大。 展开更多

关键词 动压气体箔片轴承 预紧力 非线性接触 数值仿真 表面应力

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动压气体止推轴承间隙气动热及流动特性分析 被引量：2

3

作者 乔湘云 张镜洋 +2 位作者 陈卫东 吕元伟 罗欣洋 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期860-869,共10页

以波箔型动压气体止推轴承为研究对象,建立变截面气膜间隙润滑模型,研究了有无黏性耗散时动压气体止推轴承间隙压力场及温度场分布,获得几何参数以及转速对轴承间隙气膜压力和温度的影响规律。结果表明:考虑黏性耗散时,在收敛段末端和... 以波箔型动压气体止推轴承为研究对象,建立变截面气膜间隙润滑模型,研究了有无黏性耗散时动压气体止推轴承间隙压力场及温度场分布,获得几何参数以及转速对轴承间隙气膜压力和温度的影响规律。结果表明:考虑黏性耗散时,在收敛段末端和平直段外缘形成高温区;无黏性耗散时,轴承气膜高温区位于收敛间隙末端;轴承气膜温升随转速线性增加;考虑黏性耗散时,气膜温升随楔形因子的增加而减小,无黏性耗散热时则与之相反;气膜厚度越大,温升越小,厚度对轴承气膜温度分布无影响。本文参数范围内,黏性耗散产生的温升占比达90%。该研究证实了黏性耗散对动压气体止推轴承热流动物理机制有重要的影响,可为动压气体轴承设计和高效运行提供理论基础。 展开更多

关键词 气体止推轴承 黏性耗散 温度场 转速 楔形因子

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带轴向通流冷却的动压气体轴承静承载力和气动热多参数影响分析

4

作者 高齐宏 孙文静 +3 位作者 王宇婕 张靖周 张镜洋 罗欣洋 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期154-167,共14页

在运行状态稳定条件下,进行了带轴向通流冷却的动压气体轴承三维流-固耦合数值模拟,以分析静承载力和气动热的多参数影响关联。结果表明:在气膜层间隙中,旋转强剪切驱动的周向流动占主导机制,在强烈的旋转流驱动下,进口端的轴向通流被... 在运行状态稳定条件下,进行了带轴向通流冷却的动压气体轴承三维流-固耦合数值模拟,以分析静承载力和气动热的多参数影响关联。结果表明:在气膜层间隙中,旋转强剪切驱动的周向流动占主导机制,在强烈的旋转流驱动下,进口端的轴向通流被诱导而随之转动,随后在气膜厚度较大的区域向出口端运动,并与通道周向流动形成叠加而呈现螺旋状的流动迹线;无论是对于静承载力还是气动热,偏心率均是最重要的影响参数,对于静承载力而言,气膜平均间隙的影响显著高于轴向通流质量流量的影响,而对于气动热而言,轴向通流质量流量的影响则显著高于气膜平均间隙的影响;在静载荷水平相当时,小偏心率-小气膜平均间隙工况的气动热效应相对较弱,反之,大偏心率-大气膜平均间隙工况的气动热效应最为显著,其面临的散热问题也更为严重。 展开更多

关键词 动压气体轴承 气动性能 热性能 轴向通流 多参数影响

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基于三维有限元波箔片模型的气体箔片轴承承载性能研究 被引量：5

5

作者 梁波 罗欣洋 +4 位作者 宁家强 程定斌 徐科繁 张广辉 刘占生 《节能技术》 CAS 2021年第4期332-338,共7页

波箔型空气动压轴承在小型高速旋转机械中具有广阔的应用背景,其承载性能受箔片弹性变形影响较大。通过三维有限元法建立箔片变形模型,采用气膜压力分布的二次分布逼近建立箔片弹性变形表达式,实现与气体润滑雷诺方程耦合求解;提出了小... 波箔型空气动压轴承在小型高速旋转机械中具有广阔的应用背景,其承载性能受箔片弹性变形影响较大。通过三维有限元法建立箔片变形模型,采用气膜压力分布的二次分布逼近建立箔片弹性变形表达式,实现与气体润滑雷诺方程耦合求解;提出了小柔度步计算方法,以提高箔片轴承大偏心率运行下承载性能求解的稳定性。在验证气体箔片动压轴承求解算法准确性后,分析了波箔片弹性和平箔片厚度对轴承承载力的影响。研究表明:波箔片的波宽是影响气体箔片轴承承载能力的重要参数,而波高在对波箔片刚度影响较小。波箔片刚度和平箔片厚度需合理设计,其有助于提高轴承承载力。 展开更多

关键词 空气动压轴承 承载性能 弹性 波箔片 平箔片

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叠层式箔片动压气体推力轴承承载特性 被引量：1

6

作者 张镜洋 孟光荣 +3 位作者 陈蓓曦 吕元伟 张靖周 罗欣洋 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1423-1431,共9页

为揭示叠层式箔片结构对动压气体推力轴承承载性能的强化机制,建立了该结构静力学有限元仿真模型及弹流润滑分析方法,研究了叠层式箔片结构刚度随载荷的变化及楔形气膜间隙特征参数的演化规律。结果表明:随着载荷升高,叠层式结构刚度增... 为揭示叠层式箔片结构对动压气体推力轴承承载性能的强化机制,建立了该结构静力学有限元仿真模型及弹流润滑分析方法,研究了叠层式箔片结构刚度随载荷的变化及楔形气膜间隙特征参数的演化规律。结果表明:随着载荷升高,叠层式结构刚度增幅呈先小后大的非线性特征,且周向局部刚度大小交替变化。这导致轴承楔形气膜间隙特征参数随承载力增大而明显变化,承载力从15 N增大到75 N,楔形高度可从45μm降低至16.8μm,节距比则先增大后减小。与承载力相同条件下的波箔型轴承相比,叠层式箔片动压气体推力轴承气膜压力分布会出现承载力强化的双峰值,且最小气膜厚度可增大35%至50%,可有效降低转静子间的碰磨概率。 展开更多

关键词 气体箔片推力轴承 叠层式结构 自适应变形 结构刚度 楔形特征参数

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冠齿脉冲射流冲击平直靶板对流换热实验

7

作者 吕元伟 赵韫铎 +4 位作者 张靖周 单勇 孙文静 张镜洋 罗欣洋 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期787-794,共8页

采用红外热像测试技术对占空比(DC)恒定为0.5的冠齿脉冲射流冲击平直靶面,在不同雷诺数(5000~20000)、无量纲冲击间距(2~8)和工作频率(10~25 Hz)下进行了对流换热实验研究。结果表明:在小射流冲击间距下,冠齿脉冲射流冲击局部努塞尔数... 采用红外热像测试技术对占空比(DC)恒定为0.5的冠齿脉冲射流冲击平直靶面,在不同雷诺数(5000~20000)、无量纲冲击间距(2~8)和工作频率(10~25 Hz)下进行了对流换热实验研究。结果表明:在小射流冲击间距下,冠齿脉冲射流冲击局部努塞尔数云图在射流驻点附近呈现较为明显波瓣状分布;冠齿喷管在脉冲射流冲击中依然体现出强化对流换热的作用机制,雷诺数和工作频率分别为10000和15 Hz工况下,射流冲击驻点附近的表面传热系数相对圆形脉冲射流提高幅度在20%~30%之间;在冠齿脉冲射流中,脉冲主动激励和冠齿被动诱导激励之间存在着内在的相干机制,导致其对流换热特性与冠齿连续射流和圆形脉冲射流有较大的差异。 展开更多

关键词 射流冲击 冠齿喷管 脉冲射流 平直靶板 对流换热

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动压轴承流固界面非一致滑移流动分析方法及分布特征

8

作者 张镜洋 陈哲 +4 位作者 吕元伟 孙义建 张靖周 陈卫东 罗欣洋 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期88-102,共15页

为解决机载大过载、大偏心下动压轴承微间隙变尺度流动的分析问题,在推演局部剪应力计算滑移速度方程基础上,建立了剪应力方程、滑移修正雷诺方程、弹流润滑气膜厚度方程耦合迭代的界面非一致滑移流动分析方法。对比研究了非一致滑移模... 为解决机载大过载、大偏心下动压轴承微间隙变尺度流动的分析问题,在推演局部剪应力计算滑移速度方程基础上,建立了剪应力方程、滑移修正雷诺方程、弹流润滑气膜厚度方程耦合迭代的界面非一致滑移流动分析方法。对比研究了非一致滑移模型与传统模型滑移流场的差异,以及周向非一致滑移速度演化规律,结果表明:非一致滑移模型可以获得与局部克努森数更相符的滑移速度分布,局部滑移对气膜压力的最大影响为10.6%,气膜压力分布数值与实验结果符合度好;随轴承数和偏心率增大,箔片侧与轴面侧依次出现滑移,滑移区域沿周向从最小气膜厚度处周向扩张且滑移速度不断增大,轴面侧滑移区域面积比箔片侧大,最高约为箔片侧的2倍。 展开更多

关键词 动压轴承 非一致滑移 极限剪应力 滑移速度 气膜压力

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界面滑移对动压气体轴承间隙流动特性的影响 被引量：1

9

作者 张镜洋 孙义建 +1 位作者 吕元伟 罗欣洋 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期1-8,共8页

为揭示转子静子表面流固界面非一致滑移状态下动压气体轴承转静子间隙流动机制以及对轴承性能的影响,建立界面非一致滑移修正雷诺方程,并耦合气膜厚度方程进行超松弛迭代求解,数值分析研究转静侧滑移状态、偏心率、间隙尺寸和耦合弹性... 为揭示转子静子表面流固界面非一致滑移状态下动压气体轴承转静子间隙流动机制以及对轴承性能的影响,建立界面非一致滑移修正雷诺方程,并耦合气膜厚度方程进行超松弛迭代求解,数值分析研究转静侧滑移状态、偏心率、间隙尺寸和耦合弹性箔片对间隙气膜流动特性的影响。结果表明:流固界面滑移状态对转静子间隙流动及其轴承性能具有显著的影响;转子侧滑移发生在压力上升区,这使得高压区压力减小;而静子侧滑移发生在压力下降区,使得高压区压力增大;与无滑移情形相比,局部滑移时间隙气膜压力峰值变化增幅达12%。在研究的参数范围内,随着偏心率减小和间隙高度增大,间隙界面滑移状态逐渐由转子侧滑移占主导向静子侧滑移占主导转变;耦合弹性箔片时,滑移区域增大1~4倍,滑移速度增大2~8倍,间隙气膜压力呈现双峰值分布。 展开更多

关键词 动压气体轴承 微尺度 偏心 箔片 界面滑移

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脉冲热负荷下相变蓄热对蒸发循环制冷性能的影响

10

作者 张镜洋 李文通 +1 位作者 张若骥 罗欣洋 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期383-392,共10页

针对激光器等短时大功率器件的温度控制问题,提出了基于相变蓄热与蒸发循环制冷的热控制方法。以峰值热流密度为10^(6) W/m^(2)的激光器为控温对象,建立相变蓄热与蒸发循环制冷耦合的仿真模型,通过数值仿真对比研究了有无相变蓄热器及... 针对激光器等短时大功率器件的温度控制问题,提出了基于相变蓄热与蒸发循环制冷的热控制方法。以峰值热流密度为10^(6) W/m^(2)的激光器为控温对象,建立相变蓄热与蒸发循环制冷耦合的仿真模型,通过数值仿真对比研究了有无相变蓄热器及不同相变蓄热器耦合位置、压缩机转速及热负荷占空比情况下热源的温度波动幅度与制冷系统的制冷效率。结果表明,在研究参数范围内,蒸发循环回路的压缩机出口、冷凝器出口、蒸发器出口位置分别耦合相变蓄热器均可使系统的制冷效率提高,热源温度波动幅度降低;压缩机转速越大,相变蓄热对系统控温性能的提升程度越显著,转速为9000 r/min时,温度波动系数最高可降低9.4%;热负荷占空比越大,相变蓄热对系统控温性能与制冷效率的提升程度均更加显著,占空比为1/2时,温度波动系数最高可降低11.7%,制冷系数COP平均值最高可提升18.1%;同一工况下,相变蓄热器耦合在冷凝器出口时制冷效率最高,耦合在蒸发器出口时控温性能最好。 展开更多

关键词 相变蓄热 蒸发循环制冷 脉冲热负荷 激光器

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基于接触摩擦的多叶波箔型动压气体轴承静特性研究

11

作者 徐奔 张镜洋 +3 位作者 陈卫东 吕元伟 季夏名 罗欣洋 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期317-326,共10页

为揭示多叶波箔型动压气体轴承箔片间接触摩擦对轴承性能的影响机理,建立多平箔与波箔间接触约束下的力学分析模型,结合可压缩气体雷诺方程构建流固耦合计算方法。数值分析了接触摩擦下的箔片结构刚度变化及在不同轴承数下接触摩擦对轴... 为揭示多叶波箔型动压气体轴承箔片间接触摩擦对轴承性能的影响机理,建立多平箔与波箔间接触约束下的力学分析模型,结合可压缩气体雷诺方程构建流固耦合计算方法。数值分析了接触摩擦下的箔片结构刚度变化及在不同轴承数下接触摩擦对轴承静特性的影响。结果表明:接触摩擦强化了箔片刚度随变形量变化的非线性效应和周向分布的非均匀性,随着箔片变形量的增加,接触摩擦对箔片刚度的影响越加显著。同时,随着摩擦系数的增大(η=0~0.5),在低轴承数时承载力呈现先增后减的规律,在高轴承数时承载力单调增加,且轴承数越大时,增速越快;偏位角随摩擦系数的增大而增大,且轴承数越大时,摩擦系数对偏位角的影响越明显。 展开更多

关键词 多叶波箔轴承 接触摩擦 流固耦合 非线性刚度 静特性

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激光点焊工艺参数对止推箔片轴承接头组织与性能的影响

12

作者 汪芦婷 罗欣洋 +2 位作者 王善林 陈玉华 黄永德 《航空制造技术》 2020年第11期56-61,共6页

止推箔片轴承是航空陀螺仪中的重要支撑元件,为了提高支承面的耐磨性及耐腐蚀性,通常会在支承面涂覆特氟龙涂层,该涂层的添加给后续的制造工艺带来不确定性。研究激光点焊工艺参数对止推箔片轴承接头组织与性能的影响,利用光学显微镜、... 止推箔片轴承是航空陀螺仪中的重要支撑元件,为了提高支承面的耐磨性及耐腐蚀性,通常会在支承面涂覆特氟龙涂层,该涂层的添加给后续的制造工艺带来不确定性。研究激光点焊工艺参数对止推箔片轴承接头组织与性能的影响,利用光学显微镜、扫描电镜、电子精密拉伸仪、超声检测等分析方法,对焊缝表面成形、接头显微组织及力学性能进行分析。结果表明:焊点表面直径随脉冲功率的增加而增大,而抗拉剪力随热输入量的增加先增大后减小;激光点焊制造的优化工艺参数为脉冲功率百分比22%、脉冲宽度5.0ms,抗拉剪力达最大值63.0N;超声波浸液检测能够精确测定搭接界面的尺寸,但抗拉剪力与界面尺寸不完全成正比关系,接头的抗拉剪力主要与接头的断裂机制有关。 展开更多

关键词 止推箔片轴承头 激光点焊 显微组织 力学性能 特氟龙

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