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基于FLUENT的静压轴承流场及温度场研究的开题报告

摘要

轴承是现代机械领域中不可或缺的重要部件，而静压轴承在高速、高精度、高负荷及低噪声等方面具有优越性。然而，其性能与工作条件密切相关，因此对其流场及温度场进行深入研究具有重要意义。本文以FLUENT为工具，研究了静压轴承的流场和温度场，主要包括以下内容：建立数学模型、确定边界条件、计算流体力学模拟、分析结果。通过研究发现：1）轴承内气体压力随径向呈指数型递减，与轴承结构和负荷条件有关；2）轴承壁面及气体温度随径向呈现出不同的分布规律；3）轴承内气体流动出现了涡旋、边界层等不稳定现象。研究结果可为静压轴承的设计和优化提供参考。

关键词：静压轴承；流场；温度场；FLUENT

Abstract

Bearingsareindispensableimportantcomponentsinmodernmachinery,andhydrostaticbearingshavesuperiorperformanceinhighspeed,highprecision,highloadandlownoise.However,itsperformanceiscloselyrelatedtoworkingconditions,soitisofgreatsignificancetostudyitsflowfieldandtemperaturefieldindepth.Inthispaper,FLUENTisusedasthetooltostudytheflowfieldandtemperaturefieldofhydrostaticbearings,includingtheestablishmentofmathematicalmodels,determinationofboundaryconditions,computationalfluiddynamicssimulation,andanalysisofresults.Itwasfoundthroughthestudythat:1)thegaspressureinthebearingdecreasesexponentiallyradiallyandisrelatedtothebearingstructureandloadconditions;2)thetemperaturedistributiononthebearingwallandgasvariesalongtheradialdirection;3)unstablephenomenasuchasvorticesandboundarylayersoccurinthegasflowinthebearing.Theresearchresultscanprovidereferenceforthedesignandoptimizationofhydrostaticbearings.

Keywords:hydrostaticbearing,flowfield,temperaturefield,FLUENT

一、研究意义

静压轴承具有很好的性能，可广泛应用于航空、航天、工业制造等领域。其优越性在于其导轮光洁、耐磨、无摩擦、无振动、低噪音、轴向刚度高等特点。但轴承的性能与气体流场和温度场相关，因此研究其流场及温度场对于其设计和优化具有重要意义。

二、研究内容

本研究以FLUENT为工具，研究了静压轴承的流场和温度场，主要包括以下内容：

1.建立数学模型：建立考虑对流、扩散、辐射传热的一维气体流动模型和温度场模型。

2.确定边界条件：确定轴承的初始、边界条件和气体的热力学参数，包括气体温度、压力、气体的热导率、比热容等参数。

3.计算流体力学模拟：利用FLUENT软件进行静压轴承流场和温度场的计算流体力学模拟，研究气体流动规律和温度分布情况。

4.分析结果：通过分析计算结果，研究气体流动规律和温度分布情况，讨论不同条件下轴承的性能表现。

三、预期研究结果

通过研究静压轴承的流场和温度场，可以得到以下研究结果：

1.确定不同边界条件下气体的流动规律和温度分布情况。

2.研究不同结构和负荷条件下轴承的性能表现，如气体压力、轴承承载能力和摩擦系数等。

3.发现和分析轴承内气体流动的不稳定现象，如涡旋、边界层等。

4.对轴承的设计和优化提供参考。

四、研究难点

1.考虑复杂条件