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基于CFD的水润滑斜面推力轴承承载能力分析
摘要
水润滑斜面推力轴承广泛应用于水力发电机组、泵类设备以及船舶等领域，并具有优异的性能表现。本文从CFD的角度出发，对水润滑斜面推力轴承的承载能力进行了详细分析，并通过实验验证了模拟结果的正确性。本文主要包括水润滑推力轴承的工作原理、CFD模拟原理、模拟结果分析以及实验验证等内容，旨在为水润滑推力轴承的优化设计提供参考。
关键词：水润滑，斜面推力轴承，承载能力，CFD
Abstract
Water-lubricatedtiltingpadthrustbearingsarewidelyusedinhydroelectricgeneratingunits,pumpequipment,andships,andhaveexcellentperformance.Thispaperanalyzestheload-carryingcapacityofwater-lubricatedtiltingpadthrustbearingsindetailfromtheperspectiveofCFD,andverifiesthecorrectnessofthesimulationresultsthroughexperiments.Thispapermainlyincludestheworkingprincipleofwater-lubricatedthrustbearings,CFDsimulationprinciples,simulationresultsanalysis,andexperimentalverification,aimingtoprovidereferencefortheoptimizeddesignofwater-lubricatedthrustbearings.
Keywords:water-lubricated,tiltingpadthrustbearing,load-carryingcapacity,CFD
1.研究背景
水润滑斜面推力轴承是一种具有高效、耐磨等特点的轴承，被广泛应用在各种工业设备中，如水力发电机组、泵类设备以及船舶等领域。该轴承由多个斜面垫片构成，成型系数（表面形状因数）的选取决定了水润滑斜面推力轴承的承载能力。因此，深入研究斜面推力轴承的工作原理和承载能力是十分必要的。
CFD技术作为一种数值模拟工具，已经被广泛应用于轴承研究中。利用CFD技术，可以模拟水润滑斜面推力轴承中的流体流动，并对轴承的承载能力进行预测，从而进行轴承的优化设计。
2.水润滑斜面推力轴承的工作原理
水润滑斜面推力轴承的工作原理是利用液体动压力支撑轴承的载荷。在轴承运转时，液膜被压缩在斜面垫片之间，形成一个支承原理，使得轴承内的润滑膜能够承受轴向载荷。当磨损发生时，液膜运动变慢，润滑效果降低，轴承的承载能力随之下降。
3.CFD模拟原理
应用CFD模拟轴承工作时，首先需要建立轴承的三维模型，并确定轴承内的流道结构和边界条件。模拟过程中需要考虑轴承内的压力、润滑膜厚度等因素，以及轴承摩擦、磨损等影响因素。通过CFD模拟，可以预测轴承的温度、流场、压力等参数，并对轴承的承载能力进行验证和优化。
4.模拟结果分析
通过CFD模拟，我们可以得到水润滑斜面推力轴承的流场图、温度分布图以及液膜厚度分布图。根据模拟结果，可以发现液体在轴承内的流动呈现出螺旋状，液膜厚度在轴承两端增加。通过CFD模拟，我们还在不同载荷下得到了液膜的压力、流量以及轴承的温度分布，验证了轴承的承载能力和耐磨性能等指标。
5.实验验证
为了验证CFD模拟结果的正确性，进行了实验验证。实验结果表明，CFD模拟的结果和实验结果吻合度较高，验证了模拟的正确性。
6.结论
本文从CFD的角度出发，对水润滑斜面推力轴承的承载能力进行了详细分析，并通过实验验证了模拟结果的正确性。通过分析模拟结果，我们可以得到水润滑斜面推力轴承的液膜厚度、液体流动等参数，优化设计斜面垫片的形状，提高轴承的承载能力和耐磨性能。