液体静压推力轴承设计与FLUENT仿真分析

静压止推气体轴承性能仿真
黄灏;刘品宽;董泽光
【期刊名称】《计算机仿真》
【年(卷),期】2010(027)003
【摘要】运用计算流体力学软件FLUENT仿真静压止推气体轴承性能,分析轴承的几何参数对系统性能的影响.采用不同几何参数的静压止推气体轴承的气膜建模并划分网格;运用FLUENT软件对轴承的气膜流场进行数值仿真,计算轴承在不同几何参数下的承载能力和气体流量.仿真结果表明静压止推气体轴承的节流孔直径和气膜厚度越小,气腔直径越大,轴承的承载能力和气膜刚度越好,同时气腔深度对轴承性能影响较小.FLUENT软件可以有效的应用于静压止推气体轴承的性能分析,而优化了静压止推气体轴承的设计,达到优化效果.
【总页数】5页(P340-343,361)
【作者】黄灏;刘品宽;董泽光
【作者单位】上海交通大学机械与动力工程学院,上海,200240;上海交通大学机械与动力工程学院,上海,200240;上海交通大学机械与动力工程学院,上海,200240【正文语种】中文
【中图分类】TH133.35
【相关文献】
1.含均压槽静压止推气体轴承的气膜特性 [J], 皮骏;严国鑫;黄华
2.径向止推静压气体轴承流场特性仿真分析 [J], 马文琦;刘洋
3.双排孔静压止推气体轴承数值模拟 [J], 徐磊磊; 杨光伟; 阳红; 钟良
4.基于Fluent的单排孔静压止推气体轴承数值模拟 [J], 吴星宇;钟良;徐磊磊
5.双排孔静压止推气体轴承的静动态特性研究 [J], 刘锐;吴星宇;刘鑫莲;钟良因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

fluent流体仿真实例引言流体力学是研究物质的流动规律和力学性质的学科，而流体仿真则是在计算机环境下利用数值方法模拟流体力学过程的过程。

在流体力学研究和工程实践中，流体仿真已经成为一种非常重要的工具。

本文将探讨使用fluent软件进行流体仿真的实例，介绍其基本原理和应用。

什么是fluent？fluent是一种流体仿真计算软件，它被广泛应用于工业和学术研究领域。

fluent可以对不同类型的流体动力学问题进行建模和仿真，如空气动力学、燃烧和热传导等。

fluent是一款功能强大且易于使用的软件，能够提供准确可靠的流体力学仿真结果。

流体仿真的基本原理流体仿真建立在基本的流体力学原理之上，通过数值方法对流体的运动进行模拟和计算。

主要包括以下几个步骤：1. 建立几何模型在进行流体仿真之前，需要首先建立几何模型。

几何模型描述了流体领域的形状和结构，可以通过计算机辅助设计（CAD）软件进行建模。

常见的几何模型包括管道、汽车外形和飞机翼型等。

2. 网格划分网格划分是流体仿真中的关键步骤，它将流体区域分割为有限数量的小单元，称为网格。

不同的网格划分方式会对仿真结果产生影响，因此需要根据具体问题选择合适的网格划分方法。

3. 设置边界条件边界条件是仿真过程中的约束条件，描述了流场在模型边界上的行为。

根据具体问题，可以设置流体速度、压力和温度等边界条件。

4. 数值求解数值求解是流体仿真的核心步骤，通过数值方法对流体的运动进行模拟和计算。

常用的数值方法包括有限体积法和有限元法等。

5. 结果分析仿真计算完成后，需要对结果进行分析和后处理。

常见的后处理操作包括生成流线图、压力分布图和速度矢量图等。

一个fluent流体仿真实例为了更好地理解fluent的应用，我们以空气动力学为例进行一个流体仿真实例。

1. 几何模型建立假设我们要研究一辆汽车在高速行驶时的空气动力学性能。

首先需要在CAD软件中建立汽车外形的几何模型，包括汽车的车身、车轮和尾翼等。

2008年9月第33卷第9期润滑与密封LUBR I C A TI ON EN GI N EER I N GSe p.2008V ol 133No 193基金项目:新世纪优秀人才支持计划资助项目(NCET 20520834);长江学者和创新团队发展计划资助项目(I RT0746)1收稿日期5作者简介侯予(3—),男,教授,博士生导师,研究方向为高速透平机械及气体润滑技术、新型制冷技术等12y @1xj 111小孔节流静压止推气体轴承静特性的数值分析3侯　予1　赵祥雄2　陈双涛1　陈纯正1(11西安交通大学制冷与低温工程研究所　陕西西安710049;21河南农业大学机电工程学院　河南郑州450002)摘要:介绍了计算流体力学软件FL U E N T 及其在气体轴承研究中的应用。

针对环形小孔节流静压止推气体轴承,基于F LU E NT 软件进行了简化假设并建立了计算模型,利用FL U E N T 软件对止推气体轴承模型进行了数值分析,求解了环形小孔节流静压止推气体轴承的压力场分布、耗气量和承载能力等轴承静特性,并成功捕捉到了大气膜间隙下供气孔周围的压力突降区。

对计算结果进行了分析,并与文献计算值以及试验值进行了对比,验证了数值分析的可靠性。

关键词:气体轴承;静压轴承;止推轴承;FLUE N T中图分类号:T H11712　文献标识码:A 文章编号:0254-0150(2008)9-001-3Num er i ca l Ana lysis of Externa lly Pr essur ized Ga sThr ust Bea r i n g with Supply HolesHo u Yu 1　Zhao Xia ngxi ong 2　Che n S hua ngta o 1　Che n Chunz he ng 1(11Institute of R efri ge ra ti on and C ry ogenic Engi neering,Xi ’an J iaot ong University,X i ’an Shaanxi 710049,Ch i na;21College ofM echanical and Elec trical Enginee ring,Henan Agricultural University,Zheng zhou Henan 450002,China )A bstr ac t:A soft war e of Comp utati onal Fluid D yna m ics (CFD),F LU E N T,was intr oduced and u sed in the r esearch ofgas bearings .Physical and m athe matical models were p r opo sed and si mp lified according to the usual assump tion .B y u sing F LUEN T,the nu merical si mulati on was made on the externally p r essurized gas thrust bearing with supp ly holes .The static par ameters such as l oad capacity,p ressu rized gas c on su mp tion and the p r essure filed of this thrust bearing wer e ob tained .The characteristic of p ressure d ive close to f eeding ho les under special c onditi on was caught successfully .The numerical si mu lati on r esu lts w ere comp ared w ith the results of classic methods and ex p eri men t,which show s that the nu merical analy 2sis using F LU ENT is suitab le and of high accuracy for gas bearings .Keyword s :gas bearing;externally p ressu rized bearing;thrust bearing;FLUEN T　由于静压轴承工作稳定,使用寿命长,承载力大,加工方便,因此静压止推轴承在工业领域得到了十分广泛的应用。

fluent流体工程仿真计算实例与应用引言流体力学在工程和科学领域中扮演着重要的角色。

通过流体力学的研究，我们可以了解和预测液体和气体在不同条件下的行为。

然而，在真实的实验中，获取流体的准确和详细的数据是非常困难和昂贵的。

因此，流体工程仿真计算成为了一种重要的工具，它可以在实际实验之前通过计算的方式对流体进行建模和分析。

fluent流体工程仿真计算简介Fluent是一款商业化的流体动力学仿真软件，由ANSYS公司开发。

它是一个基于计算流体力学（CFD）的软件工具，能够对各种复杂的流体问题进行建模和分析。

该软件提供了丰富的功能和工具，使工程师能够模拟和解决涉及流体力学的问题。

流体力学仿真计算的优势与传统的实验方法相比，流体力学仿真计算具有以下几个优势： 1. 成本效益：流体力学仿真计算可以节约大量的实验成本，同时缩短了实验周期。

2. 控制参数的灵活性：在真实实验中，很多参数无法被精确控制，而在仿真计算中，我们可以精确地控制和调整各种参数。

3. 快速修改和优化：在实验中，修改和优化系统需要经历繁琐的实验过程，而在仿真计算中，可以轻松地进行快速修改和优化。

4. 可视化和详细分析：通过仿真计算，我们可以获得流体行为的详细信息，同时可以使用可视化工具展示仿真结果。

实例与应用1. 空气动力学仿真空气动力学是流体力学的一个重要分支，研究涉及空气流动的物体。

通过Fluent软件，我们可以对飞行器、汽车、建筑物等在空气中的流动行为进行仿真。

这样的仿真可以帮助工程师改进设计，提高性能和效率。

在空气动力学仿真中，我们可以通过设置不同的参数和条件，如飞行速度、角度、流体密度等，来模拟不同的飞行状态和环境。

通过仿真结果，可以获得飞行过程中的压力分布、升力和阻力等关键性能指标。

2. 建筑气流仿真在建筑领域中，气流对于建筑物的设计和能源消耗具有重要影响。

通过Fluent软件，可以对建筑物内、外的气流进行仿真。

建筑气流仿真可以帮助工程师优化建筑物的通风系统、改善空气质量、减少能耗。

fluent流体仿真实例Fluent是一种流体仿真软件，它广泛用于研究和优化各种流体系统。

本文将介绍Fluent的基本工作原理，并以一个实例为例说明如何使用Fluent进行流体仿真。

首先，Fluent采用有限体积法来解决流体问题。

这种方法将流体域划分为许多小的控制体积，并在每个体积中计算流体的平均速度、压力和温度。

然后，通过在体积之间应用质量和动量守恒方程以及其他物理方程来求解流体行为。

最后，Fluent通过计算流场中的速度、压力和温度分布来描绘流体的行为。

为了演示Fluent的用途，我们将以水的流动为例说明如何使用它进行流体仿真。

我们考虑一个具有弯曲管道的水流系统。

假设管道入口处是一个稳定的水流，出口处是一个自由表面，即水流向大气中自由流动。

我们想研究如何通过改变管道形状和入口速度来优化整个系统。

首先，我们需要使用CAD软件绘制出整个系统的几何形状，并将其导入到Fluent中。

然后，我们需要定义出入口处的水流速度和出口处自由表面的边界条件。

这些边界条件将告诉Fluent在哪里应该施加水流速度和处理自由表面的行为。

接下来，我们需要在Fluent中定义数值方法和物理模型。

对于数值方法，我们可以选择不同的离散化方法和求解器，以达到速度和精度的平衡。

对于物理模型，我们需要考虑水的流动特性，包括湍流、速度分布、压力分布等。

这将有助于我们更准确地预测水流的行为，并优化我们的设计。

最后，我们可以开始运行Fluent并分析结果。

Fluent将生成一个包括速度、压力和温度分布的二维或三维图像。

我们可以通过这些图像来研究水流的行为，并探索如何通过改变管道形状和入口速度来优化整个系统。

例如，我们可以通过改变管道半径和斜率来优化水流速度和压力分布。

总之，Fluent是一种广泛使用的流体仿真软件，它可以帮助我们更好地理解和优化各种流体系统。

通过使用Fluent，我们可以确定管道的最佳形状和入口速度，以确保流体系统的最佳性能。

基于FLUENT的轴承腔封严引气流动特性仿真分析及结构优
化
冷子昊;程荣辉;郭松;张杰一;苏壮
【期刊名称】《机械工程师》
【年(卷),期】2024()3
【摘要】为降低轴承腔封严引气流阻,提升滑油系统封严可靠性,以航空发动机轴承腔封严引气结构为研究对象,针对发动机典型工况点,将引气管、轴心引气等三维模型导入CFD软件平台FLUENT划分网格,采用Realizable k-ε模型对流场进行三维数值模拟,流场分析结果与实际相吻合,能够准确地反映气体流动状态。

通过对2种引气管结构与3种轴心引气结构流动特性进行对比分析,得到典型工况下封严引气结构的流阻及出口流速等性能参数,最终确定多种封严引气结构对流动特性的影响,从而对引气结构进行改进设计,优化了引气流动特性,为轴承腔封严引气结构设计提供了参考。

【总页数】5页(P47-51)
【作者】冷子昊;程荣辉;郭松;张杰一;苏壮
【作者单位】中国航发沈阳发动机研究所;中国航空发动机集团航空发动机动力传输重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】V233.41
【相关文献】
1.基于Fluent的滑阀阀口流动特性仿真分析
2.基于Fluent的轴承腔温度场仿真分析
3.基于Fluent的带反洗阀封隔器的流阻特性仿真分析
4.基于Fluent的3D打印机成型腔内气固两相流动特性
5.基于Fluent的气液两相流喷嘴内部流动特性仿真
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随着技术的发展,对油膜轴承的转速范围、油膜刚度、支承精度的要求越来越高,液体动静压轴承的出现满足了人们的需求,它兼备了动压轴承和静压轴承的优点,在低速和高速条件下都有较大的承载力,且有效降低了供油系统的功耗,目前已被广泛应用于机械领域[1]。

对于深腔液体动静压轴承,其油腔的结构特点使其具有二次节流效应[2],与普通的浅腔液体动静压轴承相比,具有更大的静压承载力和动压承载力。

由于其油膜承载力易受到偏心率及主轴转速的影响,因此有必要找出油膜承载力与偏心率、主轴转速之间的变化规律。

目前,随着计算流体力学(Computational Fluid Dynamics ,CFD )的快速发展,对油膜承载特性的分析,已由最初的数值求解雷诺方程,逐步转变为CFD 软件计算求解。

于天彪、王学智、关鹏等利用FLUENT 软件得到了五腔动静压轴承内部的压力场分布[3];石璞、岑少起等研究了气液两相流对液体动静压轴承油膜压力分布的影响[4];郭力、李波对超高速磨床主轴动静压轴承提出了一种新的优化设计方法[5]。

笔者以CFD 为理论基础,运用ICEM CFD 软件为前处理软件,建立了油膜有限元计算模型,并以结构化网格进行了网格划分。

采用动网格方法来实现对油膜偏心率的更改,简化了建模的工作。

通过FLUENT 软件模拟,得到了油膜的压力场分布,并深入研究了油膜承载力与偏心率、主轴转速之间的变化规律。

1CFD 的控制方程CFD 运用计算机技术,并采用离散化数值求解方法来解决流体运动相互作用的问题,在日常生活、科学研究、技术创新、实际工程中具有重要的应用价值,已成为继理论流体力学和实验流体力学之后的又一重要分支。

流体力学中的重要方程包括质量守恒方程、动量守恒方程等,以下分别予以介绍。

1.1质量守恒方程所有流体流动问题都遵循质量守恒定律,即随时间和位置的密度变化等于密度和体积变形的乘积。

质量守恒方程又称连续方程,其形式为D ρDt=-ρ∂μ∂x +∂ν∂y +∂ω∂z ().(1)式中:ρ为流体密度;t 为时间;μ,ν,ω分别为x ,y ,z 3个坐标方向上的速度分量。

学会使用ANSYSFluent进行流体力学模拟和分析流体力学是研究流体运动和相互作用的科学。

在工程学领域，流体力学广泛应用于模拟和分析各种工程问题，如气体和液体流动、热传递、质量传递等。

而ANSYSFluent是一种常用的流体力学模拟和分析软件，可以帮助工程师和科研人员进行流体力学模型的建立、仿真和结果分析。

本文将介绍如何学会使用ANSYSFluent进行流体力学模拟和分析。

第一章：ANSYSFluent简介ANSYSFluent是面向工程领域的一款强大的计算流体力学软件。

它提供了广泛的模型和分析工具，可以模拟和分析各种流体力学问题。

ANSYSFluent具有友好的界面，简单易用，同时也具备高级的功能和定制性。

该软件在汽车、航空、化工等领域得到了广泛的应用。

第二章：流体力学模拟流程在使用ANSYSFluent进行流体力学模拟和分析之前，我们需要先了解整个模拟流程。

首先，我们需要定义几何模型，可以通过导入CAD模型或手动构建几何体。

然后，对几何模型进行网格划分，将其离散成小的单元。

接下来，设置流体材料的物性参数，如密度、粘度和热传导系数。

然后，定义流体动力学模型，如流动方程和边界条件。

最后，进行求解和后处理，通过数值方法求解流体力学方程，并分析结果。

第三章：几何建模在ANSYSFluent中，我们可以使用多种方法进行几何建模。

一种常用的方法是通过导入CAD模型，可以直接打开各种常见格式的CAD文件。

另一种方法是使用Fluent的几何建模工具，可以手动构建几何体。

该工具提供了创建基本几何体（如圆柱、球体等）、布尔操作（如并集、交集等）和边界设置等功能，可以方便地生成复杂的几何体。

第四章：网格划分网格划分是流体力学模拟中的重要环节。

好的网格划分可以提高计算精度和计算效率。

在ANSYSFluent中，我们可以使用多种方法进行网格划分。

一种常用的方法是结构化网格划分，它将几何体划分成规则的网格单元。

另一种方法是非结构化网格划分，它允许在几何体中创建任意形状的网格单元。

fluent流体仿真软件原理
Fluent流体仿真软件是由美国Ansys公司开发的一款流体动力
学仿真软件，它基于有限体积法和数值求解方法，用于模拟和分析
流体力学现象。

其原理涉及以下几个方面：
1. 有限体积法，Fluent使用有限体积法对流场进行离散化处理。

它将流场分割成有限体积的控制体，并在每个控制体内求解流
体的守恒方程，如质量守恒、动量守恒和能量守恒等。

这种方法能
够准确描述流体在空间和时间上的变化，是流体动力学仿真的基础。

2. 数值求解方法，Fluent采用数值求解方法对离散化后的守
恒方程进行求解。

这包括对流方程、扩散方程和源项的离散化处理，以及时间推进和迭代求解等过程。

通过数值求解方法，可以得到流
场的速度、压力、温度等物理量的分布和变化规律。

3. 物理模型，Fluent软件内置了多种物理模型，包括湍流模型、传热模型、化学反应模型等，用于描述不同流体现象的特性。

用户可以根据具体问题选择合适的物理模型，对流场进行更精确的
仿真和分析。

4. 网格生成，在进行流体仿真前，需要对计算区域进行网格划分。

Fluent能够生成结构化或非结构化网格，以适应不同流场的复杂几何形状和流动特性。

良好的网格质量对于准确求解流场至关重要。

总的来说，Fluent流体仿真软件的原理包括有限体积法的离散化处理、数值求解方法的应用、物理模型的选择和网格生成等多个方面。

通过这些原理的综合运用，Fluent能够对流体力学现象进行准确、高效的模拟和分析，为工程和科研领域提供重要的支持和帮助。

高速动静压气体轴承动态流场模拟与失稳分析高速动静压气体轴承动态流场模拟与失稳分析引言：高速动静压气体轴承是一种重要的工业设备，广泛应用于航空航天、汽车、机械制造等行业。

其作用是通过动态气膜压力来支撑轴承的转动部件，减小接触面的摩擦和磨损，提高设备的运行效率和寿命。

然而，在轴承运行过程中，由于复杂的流场变化，会产生不稳定现象，甚至导致轴承失效。

因此，通过动态流场模拟和失稳分析研究高速动静压气体轴承的运行机理和优化设计具有重要意义。

一、高速动静压气体轴承的运行原理高速动静压气体轴承由固定套、转动套、导向螺旋槽和气体供应系统等组成。

在轴承运转时，通过润滑气体的高速旋转和压力控制，形成动态气膜，使转动套浮起于固定套之上，实现轴向和径向的支撑和导向作用。

动静压气体轴承的运行机理主要包括气体压力、气膜形成和维持、轴心位移等关键参数。

二、动态流场模拟方法1. 基于Navier-Stokes方程的数值模拟方法：基于连续介质假设，通过求解Navier-Stokes方程组，考虑非定常性、可压缩性和湍流效应，描述高速动静压气体轴承的动态流场变化。

采用数值方法可以较为准确地模拟轴承工作过程中气膜厚度、气膜压力分布等重要参数的变化规律。

2. 流体-结构耦合方法：考虑到高速动静压气体轴承在工作过程中受到的外部加载和转动套的变形，采用流体-结构耦合方法对轴承进行模拟。

该方法将轴承系统划分为流体域和结构域，通过求解流体域和结构域的相互作用，可以更加真实和准确地描述轴承的动态特性和失稳机理。

三、失稳分析方法1. 线性稳定性分析：通过对动静压气体轴承系统进行线性稳定性分析，得到关键频率和振型。

通过求解特征值问题，可以判断系统的稳定性和失稳特性，并对参数进行优化。

2. 非线性动力学分析：考虑到高速动静压气体轴承系统存在非线性特性，如气体的可压缩性、流体力学的非粘性等，采用非线性动力学分析方法来研究系统的运行稳定性和失稳机理。

通过数值求解非线性动力学方程，可以得到系统的运动状态、相位图和吸引子等信息，进而对轴承的设计和改进提供指导。