船舶水润滑轴承性能参数识别及多场耦合建模

　　本书在总结水润滑轴承性能试验规律的基础上，阐述考虑推进系统的水润滑轴承流固耦合和混合润滑建模方法，系统论述基于声、光、电、磁的轴承性能和工况原位识别技术，阐述基于流固耦合的水润滑轴承优化方法和新型阻尼减振技术，对拓展复杂润滑系统的摩擦学内涵具有重要意义，为解决船舶水润滑轴承承载和减振难题提供重要的理论基础。

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目录
第1章　绪论　1　
1.1　船舶推进系统　3　
1.1.1　轴驱式推进系统　3　
1.1.2　轮缘驱动推进系统　4　
1.2　船舶水润滑轴承　5　
1.2.1　类型及功能　6　
1.2.2　影响因素　7　
1.2.3　润滑系统　9　
1.3　水润滑尾轴承结构　9　
1.3.1　长径比　10　
1.3.2　摩擦面及水槽方案　10　
1.3.3　间隙　11　
1.3.4　内衬厚度　12　
1.4　水润滑推力轴承结构　12　
1.4.1　固定瓦推力轴承　13　
1.4.2　可倾瓦推力轴承　13　
1.4.3　磁液双浮推力轴承　15　
1.5　典型水润滑轴承材料及特性　16　
1.5.1　橡胶　16　
1.5.2　树脂基复合材料　17　
1.5.3　梯度材料　18　
1.6　水润滑轴承研究进展及发展趋势　19　
1.6.1　研究进展　19　
1.6.2　发展趋势　23　
参考文献　24　
第2章　水润滑轴承摩擦学性能参数介入式识别技术及试验　27　
2.1　水润滑轴承试验台　29　
2.1.1　试块试验台　29　
2.1.2　径向轴承试验台　33　
2.1.3　推力轴承试验台　34　
2.1.4　轴系试验台　36　
2.2　水润滑轴承温度识别技术　39　
2.2.1　基于热电阻和热电偶的温度识别技术　39　
2.2.2　其他温度识别技术　40　
2.3　水润滑轴承水膜压力识别技术　41　
2.3.1　轴承体嵌入式识别技术　41　
2.3.2　转轴嵌入式识别技术　43　
2.4　水润滑轴承磨损识别技术　43　
2.4.1　传统磨损识别技术　43　
2.4.2　超声磨损识别技术　44　
2.5　偏载对水润滑尾轴承润滑特性影响试验　45　
2.5.1　测试方法　45　
2.5.2　润滑特性　46　
2.6　流量对水润滑尾轴承润滑特性影响试验　47　
2.6.1　水膜压力　47　
2.6.2　水膜厚度　49　
2.7　标高对水润滑尾轴承润滑特性影响试验　50　
2.7.1　水膜压力　51　
2.7.2　轴心轨迹　52　
2.8　水润滑推力轴承摩擦与磨损试验　53　
2.8.1　摩擦特性测试　53　
2.8.2　磨损特性测试　55　
参考文献　57　
第3章　水润滑轴承水膜分布非介入式识别技术及试验　59　
3.1　基于荧光成像的水润滑轴承水膜分布识别技术　61　
3.1.1　识别原理　61　
3.1.2　测试系统　62　
3.1.3　荧光光强-水膜厚度关系标定　63　
3.2　基于超声的水润滑轴承水膜分布识别技术　65　
3.2.1　识别模型　65　
3.2.2　测试系统　67　
3.2.3　验证试验　69　
3.3　推力轴承膜厚分布识别试验　73　
3.4　径向轴承膜厚分布识别试验　75　
3.4.1　轴承试验台　75　
3.4.2　试验结果及分析　77　
参考文献　79　
第4章　水润滑尾轴承动特性参数识别技术及试验　81　
4.1　偏载下水润滑尾轴承动特性　83　
4.1.1　径向多层刚度叠加特性　83　
4.1.2　轴向刚度分布特性　83　
4.2　偏载下水润滑尾轴承分布式动特性参数识别技术　84　
4.2.1　试验台及轴倾斜模拟方法　84　
4.2.2　激振方案及算法　86　
4.2.3　试验结果及分析　92　
4.3　轴承动特性参数识别仿真试验　96　
4.3.1　正反融合算法　96　
4.3.2　仿真试验　99　
4.4　轴承动特性参数识别测试系统标定技术　101　
4.4.1　动态标定技术　101　
4.4.2　动态标定试验　104　
参考文献　106　
第5章　推进轴系轴承服役载荷识别技术及试验　107　
5.1　典型的轴承载荷识别方法　109　
5.1.1　直接测量法　109　
5.1.2　顶举法　110　
5.1.3　压力反演法　111　
5.1.4　应变反演法　112　
5.2　基于轴应变的轴承载荷识别及验证　113　
5.2.1　单一轴承动载荷识别模型　113　
5.2.2　多轴承动载荷识别模型　114　
5.2.3　推进轴系转轴截面弯矩测量方法　116　
5.2.4　轴承载荷识别精度仿真验证　116　
5.3　基于轴应变的轴承载荷识别方法仿真试验　117　
5.3.1　截面弯矩测量误差　117　
5.3.2　识别模型误差　118　
5.4　基于轴应变的轴承载荷识别系统标定试验　119　
5.4.1　标定试验方案　119　
5.4.2　识别系统精度分析及提升　121　
5.5　基于轴应变的轴承载荷识别试验　122　
5.5.1　试验台装置与仪器　123　
5.5.2　与仿真结果对比　126　
5.5.3　与顶举法对比127　
5.5.4　轴承载荷识别精度分析及提升　128　
参考文献　130　
第6章　考虑轴系状态的水润滑尾轴承流固耦合建模及仿真　131
6.1　考虑轴弯曲的水润滑尾轴承流固耦合模型及仿真　134　
6.1.1　推进轴系轴颈轴心线仿真方法　134　
6.1.2　数值模型　135　
6.1.3　轴承润滑性能分布的影响因素分析　137　
6.2　考虑轴倾斜的水润滑尾轴承动特性建模及仿真　145　
6.2.1　计入轴颈双向倾斜及内衬变形的轴承几何模型　145　
6.2.2　32参数模型轴承动特性模型　146　
6.2.3　轴承动特性求解方法及模型验证　147　
6.2.4　轴承动特性影响因素分析　150　
6.3　水润滑尾轴承等效支点位置建模及校中迭代算法　156　
6.3.1　尾轴承接触模型建立及仿真　156　
6.3.2　尾轴承等效支点位置计算式　160　
6.3.3　计入轴承实时支点位置的轴系校中迭代计算方法　161　
参考文献　163　
第7章　水润滑尾轴承性能评估及承载性能优化　165　
7.1　水润滑尾轴承性能综合评估方法　167　
7.1.1　水润滑轴承综合性能评估参数分析167　
7.1.2　基于熵权模糊综合评价法的水润滑轴承性能评估模型　168　
7.2　面向偏载的水润滑尾轴承变形补偿设计　172　
7.2.1　轴承非等厚内衬设计方法　172　
7.2.2　水润滑波纹尾轴承设计　174　
7.3　基于织构的水润滑尾轴承承载性能优化　179　
7.3.1　水润滑微凹槽织构轴承流固耦合模型　179　
7.3.2　织构布置对轴承性能的影响　182　
7.3.3　织构结构对轴承性能的影响　185　
7.4　水润滑尾轴承进水流量预测方法　193　
7.4.1　仿真对象　194　
7.4.2　螺旋桨抽吸对尾轴承流量的影响　196　
7.4.3　水润滑尾轴承进水流量计算　200　
参考文献　201　
第8章　基于挤压油膜的水润滑尾轴承流固耦合减振技术及试验　203　
8.1　水润滑尾轴承承载与减振解耦设计新思想　205　
8.1.1　减振与承载的耦合问题　205　
8.1.2　减振与承载的独立设计方法　206　
8.2　基于挤压油膜的水润滑阻尼尾轴承结构方案　208　
8.2.1　水润滑阻尼尾轴承结构　208　
8.2.2　水润滑阻尼尾轴承减振原理　209　
8.3　水润滑阻尼尾轴承模态与谐响应分析　210　
8.3.1　静刚度分析　210　
8.3.2　谐响应分析　212　
8.4　阻尼水润滑尾轴承系统动特性仿真　215　
8.4.1　挤压油膜阻尼减振结构的动力学模型　215　
8.4.2　挤压油膜阻尼尾轴承综合动特性计算式　218　
8.4.3　挤压油膜阻尼尾轴承刚度和阻尼特性仿真分析　219　
8.5　阻尼水润滑尾轴承试验　221　
8.5.1　试验方案和流程　221　
8.5.2　试验结果分析　222　
参考文献　226　
第9章　水润滑推力轴承热流固耦合建模及仿真　227　
9.1　可倾瓦推力轴承受力分析　229　
9.1.1　点支撑推力瓦受力分析　229　
9.1.2　橡胶垫支撑推力瓦受力分析　229　
9.2　轴承热流固耦合模型及算法　231　
9.2.1　控制模型　231　
9.2.2　算法　239　
9.3　TEHD性能及其与THD性能的对比　243　
9.3.1　轴承TEHD性能　243　
9.3.2　与THD性能对比　245　
9.4　瓦面变形对轴承TEHD性能的影响　247　
9.4.1　瓦面层厚度对瓦面变形的影响　247　
9.4.2　瓦面变形对轴承润滑特性的影响　248　
9.5　推力盘-水膜界面滑移对轴承润滑性能的影响　250　
9.5.1　界面滑移模型　250　
9.5.2　界面滑移对轴承润滑性能的影响　252　
9.6　橡胶垫偏心率对轴承润滑性能的影响　254　
9.6.1　偏心率对轴承润滑性能的影响　254　
9.6.2　橡胶垫最佳偏心率的影响分析　255　
9.7　轴承区域性流态特性及其调控方法　261　
9.7.1　瓦面区域性流体特性　261　
9.7.2　瓦面形貌对流态的调整　266　
9.8　推力盘倾斜对轴承润滑性能影响及均载方法　269　
9.8.1　推力盘倾斜对轴承润滑性能的影响　269　
9.8.2　典型均载方法　272　
参考文献　274　
第10章　水润滑轴承混合润滑建模、仿真及试验　277　
10.1　弹性接触模型　279　
10.1.1　表面粗糙度模型　279　
10.1.2　微凸体弹性接触模型　281　
10.2　混合润滑模型　286　
10.2.1　扇形瓦面膜厚分布　286　
10.2.2　扇形离散网格上的等效球冠状微凸体　287　
10.3　水润滑轴承混合润滑特性　288　
10.3.1　静止状态瓦块接触分析　288　
10.3.2　加速阶段润滑性能的变化规律　290　
10.3.3　粗糙度均方根对混合润滑性能的影响　292　
10.3.4　表面粗糙度自相关长度比对混合润滑性能的影响　294
10.4　水润滑轴承起飞转速概念及试验　296　
10.4.1　起飞转速概念　296　
10.4.2　起飞转速试验207　
10.5　混合润滑仿真结果与测试结果对比　298　
10.5.1　不同仿真模型计算结果对比　298　
10.5.2　测量值与仿真结果对比　301　
参考文献　303