非圆轴承拓扑结构的普遍规律及设计理论研究

基本信息
批准号:51375366
项目类别:面上项目
资助金额:100.00
负责人:虞烈
学科分类:
依托单位:西安交通大学
批准年份:2013
结题年份:2017
起止时间:2014-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:周健,李智,高南沙,杨柏松,夏凯
关键词:
周期性谐波设计理论非圆轴承关联性拓扑结构
结项摘要

In the 21st century, advanced development of rotating machinery calls for higher comprehensive demands of modern supporting technology , which can come down to high speed, heavy-load and excellent stability, etc. As an indispensable part of modern supporting technology, advanced hydrodynamic bearing technology still plays an irreplaceable role in the field of Defence and Military, Aeronautics and Astronautics and civil turbine machinery, etc., suggesting a wide applicational prospect. In this project, by researching on the universal rules of topology structure for non-circular bearings, the influence of periodic harmonics on the performance of non-circular bearings, an universal mathematical expression will be put forward and the common laws about topology structure of non-circular bearing will be revealed. In addition, to elucidate the similarities and differences and inherent law on the bearing performance and construct design theory based on the topology configuration for non-circular bearing, further research has been made on the influence mechanism of periodic harmonic to flow field, pressure field and static and dynamic mechanical properties of the whole bearing. Finally, an innovation design prototype of non-circular bearing considering the high-speed and heavy-load and good stability is put forward and the experimental research will be also done, which will provide the support of the design theory, the method and the application technology for advanced non-circular bearings .

21世纪先进旋转机械对于现代支承技术提出了更高的综合性能要求,这些高性能指标可以归结为高速、重载以及良好的稳定性。先进流体动压轴承技术,作为现代支承技术中不可或缺的组成部分,在国防军工、航空航天以及民用透平机械等领域内仍然占有无可替代的重要地位和广阔的应用前景。本项目通过对非圆轴承拓扑结构的普遍性规律、周期性谐波对非圆轴承的性能影响以及基于谐波理论的非圆轴承结构设计理论、方法与实验的研究,提出非圆轴承结构拓扑普适性数学表达方法,揭示非圆轴承拓扑结构的共性规律;研究周期性谐波对于流场、压力场、轴承整体静动态力学性能的影响机理,阐明不同非圆轴承性能异同的内在规律,构建基于拓扑构形的非圆轴承设计理论;提出兼顾高速、重载及稳定性的非圆轴承创新设计技术原型并进行相应的实验验证,为发展先进支承技术提供基础理论、方法和应用技术支持。

项目摘要

本项目通过对非圆轴承拓扑结构的普遍性规律、周期性谐波对非圆轴承的性能影响以及基于谐波理论的非圆轴承结构设计理论、方法与实验的研究,构建基于拓扑构形的非圆轴承设计理论与方法;提出兼顾高速、重载及稳定性的非圆轴承创新设计技术原型,并开展了相应实验验证,主要创新成果包括:.(1)揭示了非圆轴承基于结构拓扑的共性规律,并提出了一种非圆轴承特性统一求解方法;.(2)阐明了非圆轴承拓扑结构特征与轴承整体静动态力学性能之间的遗传性和关联性,特别是结构谐波分量对其非线性动特性系数的影响规律;.(3)构建了基于谐波理论的非圆轴承结构设计理论;.(4)提出了非圆轴承创新设计技术原型并搭建了包括整周式、三瓦和五瓦在内的非圆轴承转子系统综合试验系统并进行了实验验证。. 上述研究成果形成了一个较为完备的理论及实验体系,为新型非圆轴承的创新设计提供了重要的理论依据并构建了高速驱动试验平台。项目成果转化涵盖:(1)车载燃料电池空气压缩机(5/10kW、转速120000rpm);(2)50/100/150 kW、转速35000rpm曝气风机系列产品开发;(3)50/100/150 kW高速发电机系列;上述包括车载燃料电池空气压缩机、曝气风机以及中、低热质能量回收发电机组在内的产业转化项目业已获得陕西省发改委作为产业转化平台项目的后续资金资助。. 在国内外学术刊物发表论文10 篇,培养9位博士及硕士研究生。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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