一个平行沟槽轴承与建模质量守恒空穴算法 青岛理工大学机械工程学院摘要：几种负载支持机制进行了研究处理并行轴承的气蚀问题。腔及其处置的形成影响的连续薄膜，因此轴承的承载能力产生的压力。在求解雷诺方程，适当的空化边界条件必须应用。在这篇文章中，质量守恒ViJayaragHavan-基思空化算法被用于分析的并行子轴承的流体动力润滑性能与一个或多个凹槽。采用有限差分法，一维雷诺方程离散。高斯 - 赛德尔迭代来求解得到的线性代数方程组。对于给定的润滑剂，滑动速度和最小油膜厚度，有几个比较研究Vijayaraghavan基思空化算法和出版解析解之间进行。影响了流体动压润滑性能的几个因素考虑，如气穴压力，入口长度，槽数和纹理图案。分析结果验证了Vijayaraghavan - 基思空化算法。它被发现Vijayaraghavan-基思算法是不带纹理的沟槽深度敏感。此外，入口粗糙，进气吸力和准反对称整合被确定是产生平行轴承的动水压力的基本特征。关键词 ：液体动压轴承、汽蚀的流体力学、在流体动力学粗糙度引言在过去的20年中，极大的兴趣一直集中在使用质感轴承，其中Micro pockets都融入了评分在所述轴承表面中的一个。表面纹理一直发现提高承载能力，并降低流体动力摩擦在低负载条件。虽然表面纹理是不是一个新概念，它仍然困难，因邪教作平行轴承内袋清楚如何可以夹带任何润滑剂，以形成一个流体动力膜和支持端口采用经典的流体动压润滑理论的负荷。加载支持机制许多研究者研究了负载支持机制具有平行表面，其包括表面粗糙度，摆动和弹跳，润滑剂密度变化，非牛顿效应，EC-为中心旋转，波纹或界面表面的翘曲，突出微凹凸，和表面纹理化等。在20世纪60年代，汉密尔顿，等。（2）报告最早工作在微织构，润滑表面。作者描述的润滑理论基于表面微违规行为和相关薄膜腔。反对称压力分布这通常会发生这些违规行为被修改由薄膜气蚀，这似乎使得薄膜高压力失去平衡低的膜的压力，从而产生一个净负荷支承通过压力的区域整合力。他们还表示，类似的争论可能会提前，如果凹坑或凹坑被认为是代替粗糙。在这种情况下，空腔将形成的领先优势，以及高压力将根纳入样本在后缘。在此之后的早期作品，兴趣质感流体力学轴承减弱，直到20世纪90年代，人们意识到时河畔面纹理化可能会增加负载能力，从而减少摩擦化。这是特别感兴趣的两个能源节约宏观轴承和减少陆运动阻滞力润滑的，微型设备。Tender镇引入的进气粗糙度的概念去恶习，如轴承，密封件和活塞环。相关原理是产生一个有效的步骤或斜率的可能性通过从在人工或形式的入口去除材料定制的粗糙度，而不是常规的入口形状。这也就是说，入口楔效应，需要压力属，化，由一个微结构，而不是一个acrogeometry获得的。各部分名称1=入口土地广度2=第个Sunland宽度3=滑块的宽度4=广度口袋5=第j的Sub groove宽度6=出口广度土地7=开关功能8=膜厚9=无量纲膜厚10=槽深11=浅槽深度12=最小油膜厚度13=在x方向的网格索引14=在x方向的质量通量15=MX的剪切诱导质量通量16=MX的压力引起的质量流量17=网格数18=小节数19=薄膜压力20=无量纲油膜压力21=气压22=空化压力23=参考油膜压力24=滑动速度25=负载26=无量纲载荷27=参考负载28=坐标轴中的流动方向29=在x方向的无量纲坐标30=在x方向的交点的距离31=滑块宽度的质感部分32=润滑剂的体积模量33=无量纲体积模量34=润滑剂的参考体积模量35=的总和变化耐受性36=改变W的公差37=小数电影内容的空化区;密度比/C，在全片区域38=动力粘度39=润滑油的密度40=在空化压力的润滑油密度 基于激光表面纹理（LST）技术，教授Tension的研究小组调查了各种轴承几何形状，尝试和应用程序同时使用的实验和建模。这项工作的一个简短的概述，可以发现在评论中ARTI-第一百由Edison（7）。有人提到，两种不同的LST浓度Copts提出来产生负载能力平行轴承（Brazier，等人（1）。一个是全宽度LST是基于个人涟漪效应（在各酒窝当地气蚀）。该另一种是局部LST，这是基于一种“集体效应”的酒窝。这组报道的摩擦减少达到40，由使用均匀分布的，半球形micro pock-ETS在一个平行的轴承在纯的整个表面固定下往复运动的滑动最佳纹理深度为10-11微米报道的同时，基地虽然这是很难将之与其他系统，因为没有信息被提供作为对润滑剂的膜厚。一值得留意的现象是，财大气粗似乎传递杆circularly表现不佳有关饥饿的发生，因为他们需要一个更大的石油供应，以维持一个流体动动力学薄膜。 尖峰和同事分析“入口抽吸”到并行的性能的贡献，在内部袋袋轴承（Fowl，等奥佛等人）。这种现象是基于这样当润滑剂，通过Inlet land合流，到达扩散口袋入口一低压产生的原理。因为外部压力是环境压力，这会产生一个压力降穿过入口土地，其具有“抽吸”润滑剂的作用入轴承。由此增加的润滑剂流动增强流体动压力产生的熊的主体内相No pocketed ING，从而提高负载能力轴承。2 空化边界条件一个多世纪以来，雷诺方程得到了广泛的用于预测具有可接受的工程精度为大多数应用液膜轴承的性能。在他的经典论文，雷诺确定的动水压力的产生机制在润滑膜，并明确公认的气蚀对轴承的行为可能产生的影响。气蚀是什么，否则中断连续液相由气体或蒸汽或存在两者（道森和泰勒）。空腔的形成和其性格影响在连续产生的压力薄膜，因此轴承的承载能力。然而，这是诚然，空化在轴承的物理理解仍不能令人满意。 在求解雷诺方程，必须施加边界在连续的润滑膜之间的界面条件和气态区域（气穴边界）。因此，修改后的雷诺方程必须能够确定这两个区域（薄膜击穿和之间的边界电影改革的边界），并确定了全膜区域内的压力分布。 众多的边界条件已经假定使用与雷诺方程，如索末菲，半索末菲或伞形花序，雷诺或斯威夫特 - 施梯伯和JAKOBSSON-Feldberg - 奥尔森（JFO）。各种边界条件导致预测的压力差配置文件。 雷诺（斯威夫特 - 施蒂伯）边界条件是最广泛使用并给出相当准确的结果。一个常用提出Christopher son的使用的数值程序是将所有负面的压力为零。在稳定运行条件，上游边界（薄膜破裂）的位置广泛接受的位置处的压力和压力衍生消失，但下游边界（改造边界）是较为复杂的，只能通过规定的条件成立以合理的准确整个气穴区域质量守恒。JAKOBSSON和Feldberg和奥尔森提出了一套自洽要应用于气穴边界条件在雷诺方程。边界条件正确地考虑质量守恒的空化区域。集体的过程现在一般称为JFO理论。这个理论，当应用到轴颈轴承，已经产生的结果是在与实验值符合较好。大多数分析已采取以下方法来实施改革的边界条件为雷诺方程（1）猜一空化区域的边界。（2）松弛确定的压力分布。（3）检查在薄膜击穿（斯威夫特 - 施梯伯）的边界条件和电影（JAKOBSSON-Feldberg-奥尔森）（4）由此，估计一个更好的边界。新的边界提供了一种新的压力字段和一个新的检查可以被做，等等（5）重复上述步骤，直到获得满意的结果。 上述步骤清楚地表明了计算复杂性以及参与执行的时间JFO边界条件。埃尔罗德（17）推出了一款计算方案（简称为埃尔罗德空化算法），该结合JFO理论在一个非常简单的方式。这个程序避免了定位膜破裂和改革界限的复杂性，因为它会自动预测空化地区。该埃尔罗德算法是基于一控制体积配制和使用单位阶跃函数（称为开关功能），以消除压力术语在空化区域。埃尔罗德（17）指出，该算法是经过大量的试验开发，因此并没有出现发展详细信息。 Vijayaraghavan和Keith分析了跨音速流的埃尔罗德气穴algorithm and the mathe matical modeling通过类比，利用这两种完全不同的物理现象之间的相似之处。它们扩展了一些计算程序在跨音速流动分析用于修改数值方法用于预测气穴中的轴承。改进后的算法（简称为Vijayaraghavan-基思空化算法）可以自动预测膜破裂，改革的边界通过引入在剪切流项一类差分技术来自动更改表单有限差分（中央或逆风）全膜之间的和空化地区。原埃尔罗德算法通过数值试验和错误开发的。因此，这个修改使该算法非经验和提供合适的碱为进一步改善。两种算法进行比较，产生几乎相同的结果为1和2维的情况下涉及滑块和滑动轴承。 最近，Auras分析了空化模型对微织构轴颈轴承的数值评估的影响。他们采用经典雷诺比较结果边界条件模型，并提出了埃尔罗德和亚当斯质量守恒埃尔罗德空化算法。他们发现在微织轴承的雷诺模型低估空化区域，导致几个变量，如摩擦转矩的估计中的误差。他们指出，缺乏雷诺边界内质量守恒条件的做法是负责报道的差异，并建议只有质量守恒模型应当与微织构的轴承交易中使用。关于质量守恒模型的主要困难来自于它的高度非线性性质。因此，Ausas，等。研究了一个简单而有效的数值算法的基础上，埃尔罗德空化算法充分动力润滑问题。该算法的良好的行为是振荡挤压流动和动态加载的轴颈轴承：两个例子来说明。本文旨在应用二阶雷诺方程的无限长平行质感轴承确定影响流体动力润滑的因素质感轴承和识别并行生成的动水压力的基本特征表现轴承。 3 标准几个无限长平行轴承与一个或多个槽被勾画在图1。焊盘宽度，槽深，和最小膜厚表示为B，HD和H0分别。该轴承是由一个 viscous，牛顿润滑润滑剂与动态粘度。在每个子图中，上沟槽表面是固定的，而下面的平面表面滑动以均匀的速度U。 在本研究中，三种情况的研究。第一种情况是平行轴承只有一个槽。如图1a所示的入口地和出口地表示为b和c。第二种情况是部分平行纹理轴承（被称为局部变形，PT）如图1a所示，出口脊宽的PT保持恒定为c，而另两个部分被细分成多个部分。所有的小节都有相同的长度，而第数为Ns个。对于与PT多个凹槽（PTG），Ns是偶数;见图。 1B。对于PT有多个步骤（PTS），NS是奇数，见图。 1C。第三种情况是完全网纹平行轴承（简称全纹理，FT）。从PT不同，垫的整个宽度由Ns个细分在FT。换句话说，如果c的PT被设置为B / NS，PT变成FT。对于FT有多个凹槽（FTG），NS是奇数，见图。 1D。为FT与多个步骤（FTS），Ns是偶数;见图。对于这两种PT和FT，重复性和凹槽的宽度与宽度分别记为和。 一个参数，称为滑块宽度的纹理部分，被定义为带纹理的宽度的整个宽度的比值。有纹理的宽度的入口部之间的宽度最后重复的部分。值得注意的是，该部分提到的以上可能是一个脊或槽。在图1b或1c中，出口地与不breadth marked c是一个不重复的单元，所以=（AI BJ）/ B和1（所谓PT）。图 1D和1E中，出口地是一个重复单元，所以=（AIBJ）/ B和= 1（所谓FT）。数字图1a是一个特例，被定义为 图 1 平行槽轴承：（一）单槽;（二）PTG，NS = 6;（三）PTS，NS = 5;（四）FTG，NS = 7;（五）FTS，NS = 64 分析公式 雷诺方程为在层流牛顿润滑剂的一维表格，允许压缩效果，可以写为： （1）对于稳流，这是质量守恒的表达。条款中的括号内为净质量流率，它由贡献，由于剪切（Couette流），并由于压力梯度（Poiseuille流）做出了贡献。的密度该润滑剂是通过体积模量的定义中涉及到膜压力 （2） 其中为润滑剂的气穴压力的密度。埃尔罗德（17