基于流固耦合的径向滑动轴承冷却性能分析及纳米流体强化冷却应用研究

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径向滑动式中间轴承是船舶推进轴系主要支撑部件，其润滑性能的好坏将直接影响到整个船舶推进系统的可靠性、寿命和传动效率，而润滑性能主要受滑油温度的影响。因此，开展中间轴承冷却性能分析与评估对中间轴承设计的改进及保障船舶推进轴系的正常工作都具有非常重要的意义。本文基于计算流体力学、传热学及流固耦合基础理论，针对船舶推进轴系用中间轴承冷却性能开展了相关研究工作。首先，基于ALE方法建立了中间轴承甩油盘甩油过程的流固耦合数值分析模型，分析得到不同转速工况下中间轴承甩油盘的甩油流量。在此基础上，建立了中间轴承外流场对流换热数值模型，获得了中间轴承外表面与周围环境之间的对流换热系数。最后，建立了中间轴承流固耦合传热数值模型，获得了最高转速、最大负载工况下中间轴承各部件及油池内滑油的温度性能参数。经与实验测试数据对比，两者基本一致，验证了所建数值模型的精确性。利用该模型对不同工况条件下中间轴承冷却性能进行了分析，获得了影响中间轴承冷却性能的主要影响因素。基于上述研究工作，本文进一步开展了纳米流体对中间轴承冷却系统强化换热效果的研究。通过与实验数据的对比，验证了Cu-润滑油纳米流体的物性参数模型。计算分析了不同纳米颗粒体积分数的纳米流体对中间轴承冷却性能的影响。研究结果表明，随着纳米颗粒体积分数的增加，油池内壁面、冷却盘管外壁面的平均对流换热系数显著增大，中间轴承冷却性能得到了强化。本文的研究工作对中间轴承冷却性能的评估、设计、优化以及纳米流体在中间轴承冷却性能强化的应用都具有较好的指导作用。

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作者
何鲲;
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作者单位

华中科技大学;

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授予单位华中科技大学;
学科动力机械及工程
授予学位硕士
导师姓名叶晓明;
年度 2018
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类蒸汽动力工程;
关键词
流固耦合; 径向滑动轴承; 强化冷却; 性能分析; 纳米流体;

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