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弹性箔片气体轴承中多场耦合问题数值求解方法的研究

耿海鹏  杨柏松  段文博  戚社苗  虞烈  
【摘要】:箔片轴承是由于转子旋转形成承载气楔的自适应气体轴承。箔片轴承具有承载能力高和在高速环境和适应不同温度波动和污染比较严重的场合。这种轴承主要应用于运行在高温环境下的高速气体动力旋转机械,如微型燃汽轮机、涡轮增压器、气体循环器和后备电力单元等。箔片动压气体轴承技术包括理论分析、数值计算、结构设计、高温涂层和加工制造等方面的问题。美国虽然已经将其应用于微型燃气轮机等方面,但其完善的数学建模问题并没有完全解决,很多的结论都是基于实验科学和许多简化的。为了分析带有底层弹性支承的弹性箔片气体动压径向轴承,在对可压缩气体雷诺方程进行数学转换的基础上,对气体润滑雷诺方程、箔片弹性变形方程和箔片间非线性接触条件联立求解,采用有限元法求得弹性箔片轴承的气弹耦合数值解。对五瓦搭接式大预紧弹性箔片气体动压轴承的预紧装配过程进行了数值仿真,计算得到预紧力、预紧后的间隙与接触状态,为微型燃气轮机弹性箔片气体轴承的设计提供了理论依据和普遍性的方法。

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