[發明專利]一種彈性環式擠壓油膜阻尼器的流固耦合計算方法

有效

• 申請號: 202110973423.1
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113656917B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 張學寧;張生光;胡文穎;陳霞
• 申請（專利權）人: 中國航空發動機研究院
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06F30/28;G06F17/13;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京鼎承知識產權代理有限公司 11551
• 代理人: 夏華棟;顧可嘉

發明公開了一種彈性環式擠壓油膜阻尼器的流固耦合計算方法，通過提取ERSFD的彈性環和油膜的主要力學特征，忽略次要特征，并充分利用結構力學和流體力學的理論，采用雷諾方程建立油膜的流體控制方程，利用彈性體振動理論，把彈性環在流固耦合作用過程中的行為進行時空分離，其中彈性環的空間振動形態基于梁理論進行描述，彈性環的時間振動歷程通過簡諧函數進行描述，將傳統方法中的三維結構模型簡化為一維結構模型，將流體的三維模型簡化為二維模型，從而在保證計算精度的前提下，大大減小了ERSFD流固耦合模型的自由度數目，壓縮了計算規模，能夠顯著節省計算時間。這是本申請的核心技術效果。

技術領域

本公開屬于彈性環式擠壓油膜阻尼器技術領域，具體涉及一種彈性環式擠壓油膜阻尼器的流固耦合計算方法。

背景技術

彈性環式擠壓油膜阻尼器(ERSFD)是通過彈性環和油膜的耦合作用實現減振作用的。其中，彈性環整體結構為短圓柱形環，在圓柱形環的內外表面加工有均勻分布的凸臺，在工程應用中彈性環的內表面和外表面的凸臺數目相等，而且內凸臺和外凸臺呈交錯分布的結構形式。ERSFD的彈性環安裝在軸承座和軸承之間，由于凸臺和彈性環端部封嚴裝置的存在，彈性環的內、外環面上會形成多個分段油膜腔，供油裝置向油膜腔中提供一定壓力和流量的潤滑油，就構成了彈性環式擠壓油膜阻尼器。

工程應用表明，設計優良的ERSFD可以起到非常顯著的振動抑制效果，這方面做的比較好的是俄羅斯，ERSFD在俄羅斯的多型航空發動機中都有重要的應用。

當前，彈性環的結構力學模型構建主要依賴于有限元方法，油膜的流體力學模型構建主要依賴于流體力學理論中提出的各種流動模型，其中以k-ε模型為主。

采用上述技術手段進行ERSFD的流固耦合建模，所形成的模型自由度數目會非常大，導致計算效率低，計算耗時長，特別是在多參數優化計算時，計算規模和所耗費的時間往往龐大到工程上無法接受的地步，無法滿足工程設計迭代的需求。

發明內容

為了解決上述技術問題中的至少一個，本公開目的在于采用雷諾方程建立油膜的流體控制方程，利用彈性體振動理論，把彈性環在流固耦合作用過程中的行為進行時空分離，其中彈性環的空間振動形態基于梁理論進行描述的彈性環式擠壓油膜阻尼器的流固耦合計算方法。

為了實現本公開目的，本公開所采用的技術方案如下：

一種彈性環式擠壓油膜阻尼器的流固耦合計算方法，包括:

采用雷諾方程建立油膜壓力和油膜厚度之間的定量關系，預設一油膜厚度；

通過油膜壓力和油膜厚度之間的定量關系求解油膜壓力；

根據彈性環段所受載荷，計算彈性環各處截面彎矩；

采用差分法，對彈性環段的空間形態函數在局部坐標系下的變形方程進行離散，建立彈性環段的空間形態的方程組，利用高斯消除法求解，獲得彈性環段的空間變形；

根據彈性環段的空間變形，得到彈性環的變形，再根據彈性環的變形與油膜厚度的定量關系得到油膜厚度；

當油膜厚度滿足收斂條件時，獲取對應的油膜厚度和/或油膜壓力；當油膜厚度不滿足收斂條件時，將油膜厚度代入油膜壓力和油膜厚度之間的定量關系重新求解油膜壓力。

可選地，油膜壓力和油膜厚度之間的定量關系包括內油膜壓力與內油膜厚度之間的定量關系、外油膜壓力與外油膜厚度之間的定量關系；其中，

內油膜壓力與內油膜厚度之間的定量關系是：