高雷诺数下湍流模型对水润滑轴承性能的深度解析

本文主要探讨了在高雷诺数运行工况下，水润滑橡胶轴承的润滑特性受到不同湍流润滑模型的影响。四种湍流模型，即青木弘-原田正躬模型、Ng-Pan湍流模型、Constantinescu湍流模型和Hirs湍流模型，被用来进行深入研究。通过有限差分法，研究者首先分析了这些模型下的雷诺数，这是一个衡量流体流动阻力与惯性力相对强度的重要参数。结果显示，在高雷诺数条件下，水膜厚度、衬层变形以及水膜压力分布呈现出显著的非线性特征，不同于低雷诺数下的层流状态。 接着，文章着重研究了随着偏心率的变化，四种湍流模型下雷诺数的影响并不显著，说明在这种工况下，轴承的几何形状对湍流流动的影响相对较小。然而，对于承载力和最大膜压，四种模型之间的差异明显，青木弘-原田正躬模型下的数值最高，其次是Ng-Pan湍流模型，然后是Constantinescu湍流模型，而Hirs湍流模型的数值最低。这表明在高雷诺数情况下，层流假设不再适用于实际应用，青木弘-原田正躬模型更适用于这种复杂工况。 进一步的研究发现，随着偏心率的增大，承载力和最大膜压呈现非线性增长趋势；转速增加时，承载力和膜压的增长则更加接近线性；而间隙比增大时，承载力非线性下降，但膜压的增加却近似线性。这些结果对于理解和优化水润滑橡胶轴承在高雷诺数条件下的性能至关重要，有助于设计者选择合适的湍流模型来提高轴承的稳定性和效率。 这篇论文提供了一种定量分析方法，揭示了湍流润滑模型对水润滑橡胶轴承在高雷诺数工况下的润滑行为影响，这对于改进现有设计和开发新型轴承具有重要的指导意义。