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Application of Computational Fluid Dynamics and Fluid Structure Interaction Techniques for Calculating the 3D Transient Flow of Journal Bearings Coupled with Rotor Systems

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Chinese Journal of Mechanical Engineering 2012年第5期25卷 926-932页

作者： LI Qiang YU Guichang LIU Shulian zheng shuiying Institute of Chemical Machinery Zhejiang University Hangzhou 310027 China Department of Electro-mechanical Engineering Zhejiang University of Science & Technology Hangzhou 310023 China

Journal bearings are important parts to keep the high dynamic performance of rotor machinery. Some methods have already been proposed to analysis the flow field of journal bearings, and in most of these methods simplified physical model and classic Reynolds equation are always applied. While the application of the general computational fluid dynamics （CFD）-fluid structure interaction （FSI） techniques is more beneficial for analysis of the fluid field in a journal bearing when more detailed solutions are needed. This paper deals with the quasi-coupling calculation of transient fluid dynamics of oil film in journal bearings and rotor dynamics with CFD-FSI techniques. The fluid dynamics of oil film is calculated by applying the so-called ＂dynamic mesh＂ technique. A new mesh movement approacb is presented while the dynamic mesh models provided by FLUENT are not suitable for the transient oil flow in journal bearings. The proposed mesh movement approach is based on the structured mesh. When the joumal moves, the movement distance of every grid in the flow field of bearing can be calculated, and then the update of the volume mesh can be handled automatically by user defined function （UDF）. The journal displacement at each time step is obtained by solving the moving equations of the rotor-bearing system under the known oil film force condition. A case study is carried out to calculate the locus of the journal center and pressure distribution of the journal in order to prove the feasibility of this method. The calculating results indicate that the proposed method can predict the transient flow field of a journal bearing in a rotor-bearing system where more realistic models are involved. The presented calculation method provides a basis for studying the nonlinear dynamic behavior of a general rotor-bearing system.

关键词： mesh movement transient flow computational fluid dynamics (CFD) fluid-structure interaction (FSI) journal bearing

基于全息谱分析的非线性转子系统不平衡量识别

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机械工程学报 2010年第17期46卷 62-67页

作者：刘淑莲李强郑水英浙江科技学院机械与汽车工程学院杭州310023 浙江大学化工机械研究所杭州310027

在实际现场动平衡中,没有必要完全识别出系统的参数,而只要将不平衡量识别出来就行了,为此提出在不识别轴承参数基础上对非线性转子系统不平衡量识别的一种新方法。在不平衡量识别中,将所有与轴承参数有关的力都归结到油膜力中,轴承油... 详细信息

在实际现场动平衡中,没有必要完全识别出系统的参数,而只要将不平衡量识别出来就行了,为此提出在不识别轴承参数基础上对非线性转子系统不平衡量识别的一种新方法。在不平衡量识别中,将所有与轴承参数有关的力都归结到油膜力中,轴承油膜力接近周期力,这样可将其傅里叶展开;然后根据不平衡响应特点得到包含不平衡激励和油膜力工频分量的方程组,利用油膜力和不平衡量的工频的周期力作用位置不同将两者分离开;再引入全息谱技术,利用相关分析的方法,提取振动测量所得信号中的工频信号,把工频响应从振动信号中分离出来,代入方程组求解方程,求得不平衡量。通过大量的数值计算,分析比较不平衡前后的工频振动,研究该方法的识别精度、可靠性以及各种影响因素;最后从试验方面验证了识别方法的正确性。

关键词：不平衡量参数识别非线性转子轴承系统

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交错式迷宫密封的动力特性分析

工程热物理学报 2000年第1期21卷 62-65页

作者：潘晓弘郑水英浙江大学生产工程研究所浙江杭州310027 浙江大学化工机械研究所浙江杭州310027

本文针对交错式迷宫密封的结构特点，提出了一种全新的多控制体模型，从流体力学的基本方程出发，建立起一组描述气体流动的偏微分方程，并将其在静态解基础上线性化，从而导出了这种密封的动力特性计算公式，该方法具有简单、方便、实... 详细信息

本文针对交错式迷宫密封的结构特点，提出了一种全新的多控制体模型，从流体力学的基本方程出发，建立起一组描述气体流动的偏微分方程，并将其在静态解基础上线性化，从而导出了这种密封的动力特性计算公式，该方法具有简单、方便、实用的特点。计算结果与国外文献所给出的实验结果基本吻合。

关键词：动力特性多控制模型迷宫密封透平压缩机

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三楔气体轴承的动静压特性分析

浙江大学学报（工学版） 2024年第9期58卷 1970-1980页

作者：章晨昕洪伟荣郑水英浙江大学化工机械研究所浙江杭州310027

针对氢燃料电池汽车车载空压机的轴承-转子系统,提出兼具静压和动压特性的三楔式气体轴承.开展轴承动静压耦合作用机制和流场特性、动静态参数研究,并与传统的圆柱气体轴承进行对比.为了计算轴承的流场特性,在Fluent软件的用户自定义函... 详细信息

针对氢燃料电池汽车车载空压机的轴承-转子系统,提出兼具静压和动压特性的三楔式气体轴承.开展轴承动静压耦合作用机制和流场特性、动静态参数研究,并与传统的圆柱气体轴承进行对比.为了计算轴承的流场特性,在Fluent软件的用户自定义函数(UDF)中编写动网格程序,并提出相应的计算流体力学(CFD)瞬态模拟方法来求解轴颈任意偏心位置时的轴承非线性气膜力与动态参数.研究表明,在运行工况变化时,三楔气体轴承动静压效应的强度会不断变化,但始终能通过耦合效应为转子提供有效、稳定的支承.在低转速范围内,静压效应是影响三楔气体轴承性能的主要因素,表现出与圆柱气体轴承相似的支承效果,保证车载压缩机在启停或升速过程中的稳定运转.当转速增大时,三楔气体轴承的动压效应显著增强,能在更低的供气压力下为高速旋转的车载压缩机提供支承.相较于需要外接气源的圆柱气体轴承,三楔气体轴承能在仅利用氢燃料电池汽车供气系统内部气路的情况下为转子提供稳定的支承,适应车载空压机中气体压力有限且须频繁启停、变速的工作环境.

关键词：气体轴承动静压耦合动压效应轴承特性氢燃料电池汽车

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适用于参数识别的一种非线性油膜力表达式

机械强度 2005年第3期27卷 316-319页

作者：刘淑莲郑水英沈海涛浙江大学化工机械研究所杭州310027 浙江科技学院机电系杭州310023

基于求解非线性方程的摄动法思想,将油膜力沿轴心轨迹展开成小参数的三阶多次项的形式,用最小二乘回归方法求得动态系数。通过仿真比较非线性非稳态油膜力、线性油膜力、三阶多项式油膜力三种模型下的不平衡响应,由计算结果知三阶多项... 详细信息

基于求解非线性方程的摄动法思想,将油膜力沿轴心轨迹展开成小参数的三阶多次项的形式,用最小二乘回归方法求得动态系数。通过仿真比较非线性非稳态油膜力、线性油膜力、三阶多项式油膜力三种模型下的不平衡响应,由计算结果知三阶多项式油膜力模型与非线性非稳态油膜力模型吻合较好。这种非线性油膜力的三次多项式模型可用于非线性转子轴承系统的参数识别和不平衡量识别。

关键词：参数识别非线性系统非线性油膜力

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直联式空压机PWM变占空比控制

农业机械学报 2009年第5期40卷 213-217页

作者：钟美鹏郑水英潘晓弘浙江大学现代制造工程研究所杭州310027 嘉兴学院机电分院嘉兴314001 浙江大学化工机械研究所杭州310027

研究了一种用直流无刷电动机驱动的直联式空压机,借鉴直接转矩控制的思想,根据直联式空压机负载的特点,提出了一种基于单片机的脉宽调制(PWM)变占空比控制方法。根据空压机负载,将控制周期中的每一拍设置成不同的占空比。给出了基于Simu... 详细信息

研究了一种用直流无刷电动机驱动的直联式空压机,借鉴直接转矩控制的思想,根据直联式空压机负载的特点,提出了一种基于单片机的脉宽调制(PWM)变占空比控制方法。根据空压机负载,将控制周期中的每一拍设置成不同的占空比。给出了基于Simulink的仿真计算,仿真结果表明,这种控制方法简单可行,直联式空压机转速波动较小,且有较好的稳定性和抗干扰能力。试验结果表明,PWM变占空比控制能达到节约成本,提高效率,减小转速波动的效果。

关键词：直联式空压机直流无刷电动机变占空比脉冲宽度调制

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带周向挡片的迷宫密封动力特性的研究

机械工程学报 1999年第2期35卷 49-52,65页

作者：郑水英潘晓弘沈庆根浙江大学生产工程研究所浙江大学

迷宫密封腔内的气体流动，可以通过由双控制体模型导出的基本方程组来表示。在此基础上，针对带周向挡片的迷宫密封，提出了利用优化原理求解其静态非线性偏微分方程组的方法，然后在静态解基础上，将方程组线性化，最终计算出密封的动... 详细信息

迷宫密封腔内的气体流动，可以通过由双控制体模型导出的基本方程组来表示。在此基础上，针对带周向挡片的迷宫密封，提出了利用优化原理求解其静态非线性偏微分方程组的方法，然后在静态解基础上，将方程组线性化，最终计算出密封的动力特性系数。计算结果表示，用这种方法得出的结果，与试验结果有较好的一致性。

关键词：迷宫密封动力特性周向挡片密封

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早产儿喂养不耐受的临床表现及相关影响因素

中国儿童保健杂志 2023年第4期31卷 461-464页

作者：郑水英罗艳赟桐庐县妇幼保健院儿保科浙江杭州311501

目的分析早产儿(胎龄<34周)喂养不耐受的临床表现及相关影响因素,以期为临床早产儿的喂养不耐受防治提供参考。方法选取2018年2月—2020年8月桐庐县妇幼保健院胎龄<34周的早产儿107例,采用自制问卷调查表、查询病历资料等方式调查产妇... 详细信息

目的分析早产儿(胎龄<34周)喂养不耐受的临床表现及相关影响因素,以期为临床早产儿的喂养不耐受防治提供参考。方法选取2018年2月—2020年8月桐庐县妇幼保健院胎龄<34周的早产儿107例,采用自制问卷调查表、查询病历资料等方式调查产妇及早产儿的基本资料、临床表现及喂养耐受情况,采用单因素和多因素Logistic回归分析胎龄<34周的早产儿喂养不耐受的临床表现及相关影响因素。结果本研究中,36.45%的早产儿存在喂养不耐受,经单因素分析显示,出生体重轻、存在脐带异常、多胎、开始喂养时间晚、肠内喂养达110kCal/kg时间晚、肠内喂养达150kCal/kg时间晚、胎便排尽时间晚均是早产儿喂养不耐受的相关危险因素(P<0.05)。经多因素Logistic回归分析显示,出生体重重是早产儿喂养不耐受的独立保护因素(OR=0.003,95%CI:0.000~0.789,P<0.05),开始喂养时间晚、肠内喂养达110kCal/kg时间晚、肠内喂养达150kCal/kg时间晚、胎便排尽时间晚均是早产儿喂养不耐受的独立危险因素(OR=1.213、1.525、1.230、1.505,95%CI:1.011~1.456、1.186~1.960、1.097~1.378、1.027~2.207,P<0.05)。结论临床需密切关注出生体重轻、开始喂养时间晚、肠内喂养达110kCal/kg时间晚、肠内喂养达150kCal/kg时间晚、胎便排尽时间晚的早产儿,并针对上述因素对早产儿采取及时有效的干预治疗。

关键词：早产儿喂养不耐受肠内喂养

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油膜振荡发展过程的实验研究

振动工程学报 2004年第Z1期17卷 178-180页

作者：刘淑莲郑水英浙江大学化工机械研究所杭州310027

在一个多圆盘中型转子实验台上对油膜涡动和振荡故障进行了实验研究,揭示了转子的油膜由涡动到振荡的发生发展过程.给出了转子发生油膜振荡时的多周期性的轴心轨迹、频谱特征以及Pioncare映射,当转子轴承发生油膜振荡时,呈现出概周期状... 详细信息

在一个多圆盘中型转子实验台上对油膜涡动和振荡故障进行了实验研究,揭示了转子的油膜由涡动到振荡的发生发展过程.给出了转子发生油膜振荡时的多周期性的轴心轨迹、频谱特征以及Pioncare映射,当转子轴承发生油膜振荡时,呈现出概周期状态.实验与分析结果对研究转子的油膜失稳故障现象、实现旋转机械的状态监测和预报有重要意义.

关键词：油膜涡动油膜振荡转子-轴承系统