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thermo-elasto-hydrodynamic analysis of a specific multi-layer gas foil thrust bearing under thermal-fluid–solid coupling

引用

Chinese Journal of Aeronautics 2023年第12期36卷 231-246页

作者： Qihong GAO Wenjing SUN Jingzhou ZHANG College of Energy and Power Engineering Nanjing University of Aeronautics and AstronauticsNanjing 210016China Key Laboratory of Thermal Management and Energy Utilization of AircraftNanjing University of Aeronautics and AstronauticsNanjing 210016China

Gas foil bearing faces severe and complex thermal-fluid–solid coupling issues when in ultra-high speed and miniaturized impeller *** this study,a thermo-Elasto-Hydrodynamic(TEHD)analysis of a specific multi-layer gas foil thrust bearing on the continuous loading process within a steady rotational speed is numerically investigated by a three-dimensional thermal-fluid–solid coupling *** indicate that the multi-layer foil exhibits nonlinear overall stiffness,with the thrust bottom foil serving as the primary elastic deformation structure,while the thrust top foil maintains a well-defined aerodynamic shape during a loading process,which helps reduce frictional damage and achieve an adequate loading *** low loads,the fluctuation of the gas film is extremely sensitive,and it weakens dramatically as the load *** viscous heating and friction torque exhibit a linear relationship with an increasing bearing load after a rapid *** on the exact stacking sequence and contact position of the multi-layer gas foil,the overlapping configuration allows for efficient transfer of viscous-shearing heat accumulated at the smallest air film through thermal conduction while providing elastic *** to the strong inhomogeneity of the viscous heat under varying loads,the temperature distribution on the top foil surface shows pronounced variations,while the difference between the peak and average temperatures of the thrust plate and top foil surfaces widens substantially with an increasing load.

关键词： Gas foil thrust bearing thermo-elastohydrodynamic analysis Thermal-fluid–solid coupling simulation Adaptive deformation Structural stiffness

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