国家自然科学基金(51276083)
- 作品数：11 被引量：52H指数：5
- 相关作者：叶晓琰胡敬宁汪靖张德胜施卫东更多>>
- 相关机构：江苏大学合肥华升泵阀有限责任公司合肥工业大学更多>>
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- 海水淡化泵水润滑轴承试验测试与分析被引量：4
- 2015年
- 为了研究不同转速下水润滑轴承动压润滑效果和系统稳定性,依据海水淡化泵的结构特点,设计了水润滑轴承试验台.基于试验对水润滑轴承周向压力分布及轴心轨迹进行监测分析,同时采用刚体求解方法对轴心涡动轨迹进行数值模拟计算,并将试验结果与数值模拟结果进行对比验证.结果表明:低转速时,楔形间隙内润滑介质水较少,水膜压力分布不连续且压力值较低,各监测点的压力曲线不稳定;随着转速的增大,润滑介质水增多,流体动压润滑效果增强,水膜承载效果增强,压力分布与压力曲线开始趋于稳定,表明整个轴承-转子系统开始趋于稳定;同时,随着转速的增大,液膜厚度增大,轴颈涡动振幅增大,涡动中心明显上移,试验实测结果与CFD模拟计算结果一致,验证了采用数值模拟来研究轴承-转子系统动力学特性有一定的借鉴和参考价值.
- 叶晓琰冯耀宁汪靖张德胜胡敬宁
- 关键词：轴心轨迹
- 高压多级离心泵启动瞬态轴心轨迹研究被引量：5
- 2015年
- 针对高压多级离心泵水润滑轴承—转子系统在启动瞬态过程中由于其轴颈的瞬态不稳定运动而带来启动时的安全、可靠和稳定性等问题,该文通过理论分析和试验来探索多级离心泵的启动瞬态轴心轨迹。首先以多级离心泵水润滑轴承—转子系统的有限元模型为基础,建立其在外激励作用下的动力学运动微分方程,并结合滑动轴承动特性系数的小参数算法,然后将以上建立的两类方程联立,建立高压多级离心泵水润滑轴承—转子系统的瞬态耦合动力学模型,并以此模型为基础结合平均加速度的Newmarkβ算法,通过MATLAB编程技术来耦合迭代数值求解得到水润滑轴承—转子系统在启动过渡阶段的瞬态轴心轨迹,最后利用前期设计研制的海水淡化高压泵结构专用水润滑轴承试验台对海水淡化高压泵水润滑轴承启动瞬态轴心轨迹进行试验研究。从计算和试验结果的总体变化趋势可以得知,在启动刚开始液膜形成的不稳定阶段,轴颈在瞬态液膜力的作用下呈上升且偏向旋转方向一侧运动;在启动阶段的后期随着转速的不断增加,轴颈呈小幅度"涡动"。该文提出的计算模型具有一定的理论和工程应用价值,为进一步改进万吨级海水淡化高压泵系统的启动性能提供了一定的研究基础。
- 胡敬宁薛岩张德胜叶晓琰施卫东郎涛
- 关键词：有限元
- 不同进水压力下水润滑轴承润滑特性试验研究被引量：5
- 2018年
- 针对海水淡化高压泵水润滑轴承-转子系统在运行过程中由于进水压力的改变而带来的安全、可靠和稳定性等问题,以轴心轨迹以及周向压力脉动为主要研究目标,对干、湿转子在不同进水压力下水润滑轴承轴心轨迹数值模拟,并通过前期设计研制的海水淡化高压泵用水润滑轴承试验台对干、湿转子在不同进水压力下水润滑轴承运行过程中轴心轨迹及周向压力脉动进行试验研究.从计算和试验结果的总体变化趋势可以得知,进水压力对干转子情况下液膜形成的影响较大,而湿转子由于转子系统阻尼因素影响,进水压力对轴心轨迹影响变小,但整体变化趋势与干转子变化趋势相近,对系统整体而言在进水压力为0.2 MPa时,系统运行较为稳定,文中为进一步提高万吨级海水淡化高压泵系统稳定运行提供了一定的研究基础.
- 郑建波叶晓琰胡敬宁佘旭南
- 关键词：轴心轨迹压力脉动
- 海水淡化高压泵水润滑轴承液膜压力分布被引量：7
- 2014年
- 针对海水淡化高压多级泵水润滑轴承的可靠性论证研究和探究其液膜动力传递机理,并分析液膜压力分布及其影响因素,文中采用有限差分法数值求解二维定常雷诺方程将方程离散化处理,并且采用超松弛迭代法求解离散的线性方程组以达到加速收敛的目的,通过Matlab编程求得海水淡化泵水润滑轴承沿周向的水膜压力先增后减并呈现出非线性,而沿轴向则呈抛物线分布,并通过对轴承宽径比和偏心率参数方案的选择对比,研究其影响水润滑轴承的压力分布,结果显示水膜压力随轴承宽径比和偏心率的增大而增大.验证结果表明前期设计的水润滑轴承,能够保证水润滑轴承所起的安全润滑和支撑作用.
- 胡敬宁薛岩张德胜叶晓琰谷任归汪靖
- 关键词：水润滑轴承有限差分法液膜
- 年产万吨级海水淡化高压泵关键技术研究与工程应用被引量：5
- 2015年
- 为了降低反渗透海水淡化高压泵投资成本和能耗,对高压泵的结构特点进行了分析,提出1种两端水润滑轴承支撑、轴向吸入节段式多级泵新型结构,通过数值模拟和实验研究提高泵水力模型效率;结合多级泵效率与级数以及可靠性与级数的关系,优选了高压泵的级数;通过轴向力及轴向力平衡的研究,优化设计出泄漏量较小、灵敏度高、恢复力合适的平衡装置;开发出的高压泵产品效率达到83.07%,体积流量220 m3/h,扬程620 m。并成功应用于年产万吨级海水淡化示范工程。
- 叶晓琰佘旭南胡敬宁汪靖冯耀宁
- 关键词：反渗透海水淡化
- 多级泵滑动轴承动特性系数求解算法被引量：4
- 2013年
- 对多级泵进行转子动力学分析时,需要先对多级泵所用的滑动轴承进行动特性系数计算。采用有限差分法将雷诺方程中导数转换为差分形式。通过Matlab编程对静态雷诺方程进行迭代求解,求得静态油膜压力分布。无量纲动特性系数仅与轴承宽径比和偏心率有关,为了确定轴承的偏心率,用辛普森积分法求油膜承载力,用插值法不断改变油膜偏心率直到油膜承载力与轴承处支反力大小相等。对小扰动下的雷诺方程继续用Matlab进行求解得到4个扰动压力,再用辛普森积分法求得动特性系数。取宽径比为0.2,偏心率为0.4,通过将所编制的程序与窄轴承简化公式的计算值对比发现算法可靠。计算结果表明轴承的交叉阻尼系数几乎相等,并用Matlab绘制了轴承的扰动压力分布图。
- 叶晓琰沈海平胡敬宁朱家峰张军辉
- 关键词：多级泵动特性系数滑动轴承有限差分法
- 水润滑轴承-转子系统的瞬态响应特性被引量：4
- 2013年
- 阶跃、脉冲等非周期载荷具有幅值突变、变化剧烈的特点,当它们作用于滑动轴承主轴时,轴心位置可能会发生突变,造成轴承润滑状况的突然变化.海水淡化泵机组在启动、停机和转速变化时,可能会承受不同的瞬变载荷,为研究该泵水润滑轴承在瞬变载荷作用下的润滑情况及动特性的变化,使用Pro/E三维造型软件建立水润滑轴承-转子系统的流固耦合模型,应用计算流体动力学(CFD)技术和流固耦合(FSI)方法,分别对水润滑轴承-转子系统施加阶跃载荷、矩形载荷和三角脉冲载荷,分析不同时刻下转子的弹性变形对水润滑轴承周向压力分布、水膜承载力以及轴心位置的影响.结果表明:在瞬变载荷作用时,轴心位置、水膜承载力和最大水膜压力都有较大的变化并呈现一定的振荡过程;由于脉冲载荷作用时间有限,随着其消失,轴心位置仍收敛于原来的平衡位置,而阶跃载荷则使轴心位置收敛于新的平衡位置.
- 叶晓琰汪靖谷任归冯耀宁叶群
- 关键词：水润滑轴承流固耦合承载力
- 轴承长径比对水润滑轴承润滑特性影响实验研究被引量：2
- 2017年
- 为研究海水淡化高压泵水润滑轴承几何参数对转子系统稳定性的影响,选取3种不同长径比的水润滑轴承,在海水淡化高压泵水润滑轴承综合实验台上进行干、湿转子的轴心轨迹及周向压力分布实验研究。结果表明,轴承长径比对液膜形成的影响较大,干、湿转子轴心轨迹受长径比参数变化的影响整体趋势相近,在长径比较小时轴承液膜有效接触面积较小,转子系统的稳定性较差。随着轴承长径比的增大,转子系统的稳定性能明显增强,因此,在一定的运行条件下长径比为0.8~1.0可以确保水润滑轴承稳定运行。可为进一步提高万吨级海水淡化高压泵系统稳定运行性提供技术支撑。
- 叶晓琰郑建波胡敬宁佘旭南
- 关键词：水润滑轴承润滑特性轴心轨迹压力脉动
- 高压多级离心泵启动瞬态轴心轨迹研究
- 针对高压多级离心泵水润滑轴承—转子系统在启动瞬态过程中由于其轴颈的瞬态不稳定运动而带来启动时的安全、可靠和稳定性等问题,该文通过理论分析和试验来探索多级离心泵的启动瞬态轴心轨迹。首先以多级离心泵水润滑轴承—转子系统的有限...
- 胡敬宁薛岩张德胜叶晓琰施卫东郎涛
- 关键词：有限元
- 文献传递
- 高压多级泵水润滑轴承-转子系统动力稳定性分析被引量：7
- 2012年
- 针对某高压多级离心泵水润滑轴承-转子系统的启动、运行稳定性问题,分别从临界转速、轴承无量纲液膜综合刚度、对数衰减率稳定性裕度、突加激励下系统不平衡响应等稳定性判据对该泵的水润滑轴承-转子系统的动力稳定性进行分析及判定。在建立物理模型与数学模型的基础上,计算得到的刚性支承轴承-转子系统与模化后的弹性支承轴承-转子系统的第一临界转速值都符合转子稳定性条件;轴承无量纲液膜综合刚度keq、γst值均小于零;3000r/min下前四阶模态分析特征值的对数衰减率均大于零,分别满足其稳定性判据;对于恒定转速(500、2500、5000和10000r/min)下突加激励的轴承节点响应频谱、工作转速(2950r/min)下各节点激励力响应值、不同启动加速度下各节点响应图谱等的分析也表明该转子是稳定的;因此,该高压多级离心泵的水润滑轴承-转子系统是一个稳定的刚性系统。
- 蒋小平施卫东李伟叶晓琰胡敬宁田海平
- 关键词：轴承转子水润滑动力稳定性
