[发明专利]一种考虑表面形貌的静压油垫流场特性数值仿真方法

摘要

一种考虑表面形貌的静压油垫流场特性数值仿真方法，属于工程应用技术领域,其包括：数学建模求解、流场特性分析、优化设计。在数学建模求解中，针对油垫表面粗糙度，建立了径向和周向两个方向上的表面粗糙度模型。根据分析的结果，用户判断静压油垫是否满足设计目标，如果满足设计要求，则最终输出该静压油垫流场特性分析报告；如果未能满足设计要求，则进入优化设计模块；本发明基于商业软件Matlab对考虑表面形貌的静压油垫进行流场特性数值仿真，研究静压油垫的承载能力，对液体静压油垫进行数值模拟，分析其流场特性，并对静压油垫关键参数进行优化设计。

主权项

1.一种考虑表面形貌的静压油垫流场特性数值仿真方法，包括：数学建模求解、流场特性分析、优化设计步骤；其特征在于：数学建模求解步骤，针对油垫表面粗糙度，以克里斯坦森随机粗糙度模型为基础，建立了径向和周向两个方向上的表面粗糙度模型；基于上述油垫表面粗糙度的模型，考虑在转台旋转过程中受热效应与动压效应作用的影响；为此，在考虑粗糙度效应的基础上，通过联立雷诺方程和能量方程，建立了支承油垫热效应、动压效应及其耦合效应的模型；流场特性分析步骤，通过求解联立的方程组，进行求解分析；主要包括静力学分析和动力学分析；静力学分析后处理中输出、压力分布随粗糙度参数的变化规律图、径向和周向粗糙度对比图、压力分布曲线图、速度矢量图、压力等值线图、温度云图、压力云图、流线图；动力学分析后处理中输出压力随动压参数变化曲线图、速度矢量图、承载能力随动压参数变化规律图、压力等值线图、等温线图、压力云图；优化设计步骤，系统自动调用优化设计模块，用户输入粗糙度参数、动压参数、油膜厚度、油垫直径为设计变量，定义静压油垫流场特性分析中的油垫承载能力和油膜刚度极值为优化目标，并设定变量取值范围，系统调入优化命令流，进行优化计算，最终输出优化后的结构参数，包括粗糙度参数、动压参数、油膜厚度、油垫直径。