椭圆滑动轴承椭圆度对汽轮机振动的影响

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

Elipticity of Eliptic Bearing Efect on Vibration Steam Turbine VibrationZHANG Ai-ping，XIE Mei-na，LIN Sheng-qiang(School of Energy and Power Engineering，Northeast Dianli University，Jilin 1 320 1 2，China)Abstract：By using three-dimensional software UG build a physical model of elliptical bearing，then impod model intoANSYS software for analysis.Pressure distribution of elliptic bearing will be got by using CFD.The resulting pressuredistribution impointo ANSYS software for multiple physical field coupling analysis thatmalyses the oi1 film characteristicsand the amplitude of beating vibration in diferent elipticity.The numerical results showed that：the presence of reasonableelipticity scopes in the ope ration that makes the steam turbine vibration amplitude in the permissible value。

Key words：sliding bearing；ellipticity；rotor stability；numerical simulation0 前 言国内很多从事研究滑动轴承油膜特性 ，对椭圆轴承研究只处于初级的阶段，很多问题未能解决，如很难给出合理的椭圆轴承三维油膜压力解。在研究轴承方面，主要手段是通过求解 Reynolds方程的方法来计算轴承三维油膜特性，如文献[1-3]，但由于应用Reynolds方程求解轴承油膜特性忽略很多因素，如考虑不到进油口对滑动轴承油膜的影响、剪切力对油膜力的影响、黏性流体的有旋性等，所以现在学者开始应用数值模拟方法来求解圆柱轴承油膜特性，其模拟结果表明，通过CFD计算轴承油膜压力特性更能真实地反映实际运行当中的油膜特性 。J，但学者们没有分析在 CFD研究下的油膜压力特性对汽轮机轴承振动的影响，且在椭圆轴承进行数值研究甚少。

本文应用通过ANSYS软件渗透分析不同油膜厚度对汽轮机振动的影响，对椭圆滑动轴承的结构惩流厨行流-固耦合计算。

1 数值计算模型建立1.1 湍流模型本文选用SST(Shear Stress Transport)湍流模型，可以考到澧动轴丞掴盥油丕豆忽醯的剪切应力，可适用于高精度收稿日期：2012.11-22作者简介：张艾萍(1968.)，男，教授，主要研究方向为汽轮机故障诊断。

边界层的模拟，比RNA k- 模型和k- 模型更加的精确，有很好的稳定性和收敛性。SST k- 模型改变 ∞方程中的交叉扩散和湍流黏性公式，能很好地计算湍流剪应力的影响和传播。这些都使得 SST湍流模型更加广泛地应用在流动高精度的领域。SST最大优点在于考虑到湍流的剪切应力，可以精确预测流动的开始和负压梯度条件下流动的脱离，且不会对涡流黏度造成过度预测。

1.2 静力学分析基础在静力学分析方面，ANSYS线性静力学分析是由经典动力学振动理论方程简化而来，其中经典动力学振动方程为：[ ]戈[C] [ ] [F(t)]式中，[ ]为质量矩阵；[c]为阻尼矩阵；[K]为刚度矩阵；[F(t)]为引起强迫振动的矢量力；若假设所加载荷和惯性力(包括质量和阻尼)不随时间变化影响，那么所有与时间相关的选项都被忽略，本文只考虑静力学上 的分析，至于非线性和动力学分析将在后面的工作中展开，在静力学所用方程为：[K] [F]式中，[K]矩阵必须是连续性的；[F]是不随时间变化的载荷； 为位移矢量 J。

1.3 物理模型建立椭圆滑动轴承的物理模型如图1所示，是运用三维制图软件 UG建立的物理模型(图1(b))。因为轴承与轴颈间隙很小，基本看不出来与圆柱轴承的差别，为方便看清结构，夸第4期 张成义等：基于F级燃机压气机的跨音级特性数值分析 2671.00.8警o.6釜0.40.20- -- 失 点 。 ， I·÷- i设 点 l -1 -：±阻差： 1 f jI越桓莨60 90 120 150 180 210oUT .I雾。 弱近 是速点 l 蛙计十近 塞点 r 耄l图6 跨音级进出口的轴向速度沿叶展的分布层最厚，近设计点次之，近阻塞点最薄，这是由于近失速工况下流体经过激波减速增压的距离最长，减速增压过程越长，边界层越厚。

3 结 论本文以某 F级燃气轮机压气机的跨音级为研究对象，采用NUMECA计算软件数值计算了其全工况曲线，并对其设计转速下的内部流场情况进行了数值分析，研究了其特定工况下的气动特性。

(1)文中所使用的计算方法能够很好地计算出跨音级压气机在不同转速下的性能曲线。

(2)通过跨音级在近失速点、近阻塞点及近设计点的内部流场特性 ，研究了跨音级的流动特性 ，并分析了跨音级的激波和附面层分离的情况。

(3)通过分析跨音级气动参数在叶展方向的分布情况，结合动叶吸力面流线情况，动叶吸力面在全工况下均发生流动分离，有必要对其进行改进优化工作。