[发明专利]基于高阶等几何的多油腔动静压滑动轴承油膜特性仿真方法

说明书

基于高阶等几何的多油腔动静压滑动轴承油膜特性仿真方法，先确定多油腔内反馈动静压滑动轴承油膜压力分布的分析模型，再建立多油腔内反馈动静压滑动轴承油膜压力分布高阶等几何分析模型，然后构造多油腔内反馈动静压滑动轴承油膜压力分布高阶等几何计算模型，再构建轴承内分析层与控制层的边界控制方程，最后构造并求解复杂结构边界下的全局压力场分布信息；本发明实现了具有复杂结构和边界的内反馈动静压滑动轴承油膜压力场的高效分析。

技术领域

本发明属于动静压轴承技术领域，具体涉及基于高阶等几何的多油腔动静压滑动轴承油膜特性仿真方法。

背景技术

滑动轴承是机械设备中很重要的零件，与滚动轴承相比，滑动轴承具有摩擦阻力小、效率高、吸收振动性能好的优点，且应用十分广泛；滑动轴承按工作原理分为动压轴承、静压轴承和动静压轴承，静压轴承借助外接系统的补给，向相对移动的间隙内填充粘性工质，进而形成支撑液膜，但是外接系统复杂，控制繁琐，需要对介质过滤、压力补偿、介质、工作环境的相容性的因素进行考虑，成本十分昂贵；动压轴承启动特性差，经历静摩擦、边界摩擦、混合摩擦三个阶段时，极易发生干摩、损伤、烧毁的事故。

动静压混合轴承是能同时在流体静力润滑和流体动力润滑下工作的滑动轴承，其工作原理是将动压轴承与静压轴承的工作原理在不同运行周期混合叠加，轴承从启动、正常工作至停摆，动压和静压在不同阶段作用程度不同，通过使用孔式供油和油槽浅腔结构，提高轴承油膜压力，进而提升轴承承载力，分别利用动静压原理克服主轴漂移、油膜刚性不足和主轴与轴瓦接触磨损等问题。润滑油膜的压力分布计算是动静压滑动轴承润滑问题的核心关键，如何实现精准高效的压力场求解是复杂轴承结构改进和创新设计的重要挑战。

然而，由于内反馈动静压轴承的结构和工作机理十分复杂，针对这类耦合场分析缺乏高效精准的数值计算手段，导致动静压滑动轴承结构的改进和创新设计举步维艰，缺少准确的物理场响应将造成结构设计的不可靠和非最优，计算成本过高的解算方法难以和工程实践对接，因此，急需一种能够解决复杂结构边界问题的数值分析方法高效精准地求解内反馈动静压滑动轴承的油膜压力分布。

发明内容

为克服上述技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供了基于高阶等几何的多油腔动静压滑动轴承油膜特性仿真方法，实现了具有复杂结构和边界的内反馈动静压滑动轴承油膜压力场的高效分析。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案为：

基于高阶等几何的多油腔动静压滑动轴承油膜特性仿真方法，包括以下步骤：

1)确定多油腔内反馈动静压滑动轴承油膜压力分布的分析模型；

2)建立多油腔内反馈动静压滑动轴承油膜压力分布高阶等几何分析模型；

3)构造多油腔内反馈动静压滑动轴承油膜压力分布高阶等几何计算模型；

4)构建轴承内分析层与控制层的边界控制方程；

5)构造并求解复杂结构边界下的全局压力场分布信息。

所述的步骤1)具体为：

1.1)导入内反馈动静压滑动轴承的几何模型，根据求解区域形状定义几何控制系数，实现控制点多边形对求解区域的完整包络，根据分析精度需求，初步选择离散插值阶次，在参数坐标系下建立完整的等几何分析节点矢量并构建物理场分析层，基于NURBS理论的计算定义在非递减序列Ξ＝(ξ_i,i＝0,1,...,m)上的非零形状插值基函数，即B样条基函数，B样条基函数的Cox-de Boor递推公式如下：

其中B_i,0和B_i,q为不同阶次的B样条曲线基函数，q为基函数阶次，ξ为参数坐标系下不同的节点；