转子动力学模块更新

COMSOL Multiphysics® 6.0 版本为“转子动力学模块”的用户引入了新的实心转子,固定坐标系 接口、液体环形密封功能,以及液体动压推力轴承的湍流影响和表面粗糙度影响。请阅读以下内容,进一步了解该模块的新增功能和更新功能。

实心转子,固定坐标系

新版本新增一个实心转子,固定坐标系 物理场接口,可用于在空间固定坐标系中使用三维几何形状对轴对称转子进行建模。这个接口与现有的实心转子 接口的功能基本相同,新接口的一个优点是,不需要将变量从共转坐标系特殊转换为空间固定坐标系即可解释结果。特别需要指出的是,坎贝尔图是在空间固定坐标系中直接得到的,因此它不会受到实心转子模型中由于涡动模式的错误检测而遇到的特征频率转换问题的影响。您可以在使用不同的转子接口比较坎贝尔图教学案例中查看这个新接口的应用演示。

COMSOL Multiphysics 用户界面,显示了“模型开发器”,其中突出显示“实心转子,固定坐标系”节点,并显示其对应的“设置”窗口;“图形”窗口中显示转子模型。 显示 实心转子,固定坐标系接口设置的屏幕截图。

液体环形密封建模

您现在可以使用所有转子接口中的液体环形密封 特征来模拟液体环形密封件中的流动对转子动态响应的影响。此特征提供两个模型,Black & JenssenChilds,根据动力系数对密封件中的力进行建模。Black & Jenssen 模型可用于相对较长的密封件,但无法解释密封件中流动的入口涡流速度的变化。Childs 模型只对较短的密封件有效,但其中包含密封件内流动的入口涡流速度的变化。您可以在受密封力影响的转子响应教学案例中查看这一新特征的应用演示。

COMSOL Multiphysics 用户界面,显示了“模型开发器”,其中突出显示“液体环形密封”节点,并显示其对应的“设置”窗口;“图形”窗口中显示三个转子的结果。 显示液体环形密封设置的模型快照。

液体动压推力轴承中的湍流影响

您现在可以使用一组流量系数和剪切应力因子来模拟液体动压推力轴承中湍流和表面粗糙度的影响。您可以对两种情况下的湍流影响进行建模:

  • 由于高速转子以及足够光滑的轴环和轴承表面引起的湍流
  • 由轴环和衬套表面的粗糙度引起的湍流

在第二种情况下,您可以模拟两种润滑状态:全膜润滑和混合润滑。对于全膜润滑,接触载荷仅由润滑油膜中的压力支撑。对于混合润滑,接触载荷由润滑油膜压力和粗糙面接触压力共同支撑。混合润滑建模在重负荷接触面中具有重要的意义。

COMSOL Multiphysics 用户界面,显示了“模型开发器”,其中突出显示“液体动压推力轴承”节点,并显示其对应的“设置”窗口;“图形”窗口中显示两个推力轴承的结果。 推力轴承的膜压力和粗糙面接触压力。

模态综合法

现在,您可以在动态或稳态分析中使用计算效率高的降阶模型作为转子的基座。这些降阶模型可用于通过固体力学多体动力学 接口建立的线性组件,通过使用 Craig-Bampton 方法进行模态综合法 分析。

附有转子的基座,以 Rainbow 颜色表显示应力。 完整模型的基座和转子的应力。
附有转子的基座,以 Rainbow 颜色表显示应力。 降阶模型的基座和转子的应力。
带有蓝色和绿色线的一维绘图,显示两个模型的垂直位移比较。 完整模型与降阶模型的转子上圆盘位置的垂直位移比较。
带有蓝色和绿色线的一维绘图,显示两个模型的垂直位移比较。 完整模型与降阶模型之间平台右端垂直位移的比较。

新的教学案例

COMSOL Multiphysics® 6.0 版本的“转子动力学模块”引入了两个新的教学案例。

使用不同的转子接口比较坎贝尔图

一维坎贝尔图,带有蓝色实线和点虚线,以及一条洋红色线。 不同转子接口生成的坎贝尔图和涡动图的比较。


“案例库”标题:
campbell_plot_comparison
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受密封力影响的转子响应

带有绿色和蓝色线的一维绘图,比较了垂直位移和应力结果。 带密封件和不带密封件的叶轮 5 的垂直位移比较。带密封件和不带密封件(插图)的转子中的 von Mises 应力。


“案例库”标题:
rotor_stability_with_seal
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