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雷诺方程解法

液体润滑的滑动轴承,在计算其水膜或油膜对轴颈的压力分布时希给伟文承晶,需要解雷诺方程。

雷诺方程的是偏微分方程,可采用差分法数值求解来自。该解法通过对轴颈区域划分,形成网格,通过相邻点的差分式表示出方程的中的偏微分,从而通过迭代,使压力最终收敛,求得轴颈各处的所受压力

有限差分法的解题步骤:

1) 将所求的方程量纲一化。目的是减少自变量和应变量的数目,同时,用量纲一话的解具有通性。

2) 将求解域划分成等距或者不等距的网格,下者修岩没乐网格的划分根据精度要求来定。

3) 将方程写成线性形式

  • 中文名称 雷诺方程解法
  • 适用领域 数学、物理
  • 所属学科 数学
  • 方法 有限差分法

  应用

  算法和程序

图片 图片

  clc;clear;clf

  D=0.04; %轴颈半径

  R=D/2;

  c=0.00008; %半径来自间隙 单位m

  D2=0.04016; %轴承360百科内径

  L=0.1; %轴承长度

  l=0.003时上坐若推; % 内衬厚度

  即外加者演背似乱红句搞u=0.001005; %水的粘度 Pa.s

  namda=1.2 ; %松弛因子

  omiga=600*2*pi/60; % 自转转速 r/min--rad/s

  E=10000000; %内衬pa

  v=0.49; % 泊松比

  v0=sqrt(2*v^2/(1-v)); %当量泊松比

  %% 设置参数

  e=0.6; %轴颈偏心率

  x=0; % 特定情况下的轴心位置

  y=领分社加由消段占蒸-c*e;

  vx=0; %涡动速度为0 静态力求解

  vy=0;

  pq=1; % 气体压力,油膜破裂准则

  p0=0; % 压力初值

  m=60; %轴向等分数;

  n=60; % 周向等分数;

  %% 对z归一化角光适采用 z=ZR 轴向坐标轴对称分布z=(-L/2,L/2)

  deltL=2*(L/2/R)/m; %轴向等分间距

  del方河养见善自状厚虽评么tsita=2*pi/n; %周向呼汽各身世相确角度等分大小

  %% 边界条件及各处p的初

  % 初始状态P和H

  %%

  ERR=1.0e-5; %误差

  PK=zeros(n+1,m+1); %各点赋初值

  k=1; %迭代计数

  whil害温编e k>0

  P=PK; %下次迭代赋值

  %% 计算各点处水膜厚度

  for i=1:n+1 %周向

  for j=1:m+1 %轴

  H(i,j)=1+e*(cos((i-1)*deltsita))+6*l*(1-v0.^2)*u*omiga*R.^2./(E*c.^3).*P(i,j);

  end

  en再乙尽请那劳模坏富快创d

  %% 迭代系数 参效路胜步见文献公式

  for i=2:n

  for 持训担企死声限j=2:m

  aa(i,j)=H(i,j)^2*(H(i,记前久据j)-3/4*(H(i+1,j)-H(i-1,j)))/(deltsita^2);

  bb(i,j)=H(i,j)^质于结调2*(H(i,j)+3/4*(H(i+1,j)-H(i-1,j)))/(deltsita^2);

  cc(i,j)=-2*H(i,j)^3*(1/(deltsita^2)+1/(deltL^2));

  dd(i,j)=H(i,j)^2*(H(i,j)-3/4*(H(i,j+1)-H(i,j-1)))/(deltL^2);

  ee(i,j)=H(i,j)^2*(H(i,j)+3/4*(乐罗师村量第安约顶H(i,j+1)-H(i,j-功旧受乱承愿连土道1)))/(de据雷儿免农盾粉调务ltL^2);

  % f(j,子此采县另乡左革校帝负i)=(H(j,i+1)-H(j,i-1))根预圆诗味原通叶益友/(2*deltsita)+2*(-VY*cos(deltsita*(i-1))+VX*sin(deltsita*(i-1)));

  ff(i,j)=(H(i+1,j)-H(i-1,j))/(2*deltsita); %不考虑轴心涡动 只计算该瞬态的稳定压力分布

  end

  end

  %% 迭代过程计算

  for i=2:n

  for j=2:m

  % PK(i,j)=(1-namda)*P(i,j)+namda*(ff(i,j)-(aa(i,j)*P(i-1,j)+bb(i,j)*P(i+1,j)+dd(i,j)*P(i,j-1)+ee(i,j)*P(i,j+1)))/cc(i,j); %加速收敛

  PK(i,j)=(ff(i,j)-(aa(i,j)*P(i-1,j)+bb(i,j)*P(i+1,j)+dd(i,j)*P(i,j-1)+ee(i,j)*P(i,j+1)))/cc(i,j);

  if PK(i,j)<0

  PK(i,j)=0; %油膜破裂 置零

  break;

  end

  end

  end

  %% 误差控制

  sum1=0;

  sum2=0;

  for s=1:n+1

  for t=1:m+1

  sum1=sum1+abs((PK(s,t)-P(s,t)));

  sum2=sum2+abs(P(s,t));

  end

  end

  sum=sum1/sum2;

  if sum<=ERR

  break;

  end

  k=k+1

  %% 遍历各处 i ,j

  end

  VV=6.*u.*omiga.*2.*pi./60.*R.^2./c.^2 %恢复成有量纲压力时的比例计算

  % P=P.*VV; % 恢复成有量纲量

  sitas=(0:n)*deltsita; %周向

  Ls=(0:m)*(L/m); %轴向

  [SITA,LL]=meshgrid(sitas,Ls);

  mesh(SITA,LL,P')

  %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

  %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

  %% 数值积分求等效力

  Fx=0;

  Fy=0;

  for i=1:n+1

  for j=1:m+1

  Fx=Fx+P(i,j)*sin((i-1)*deltsita)*deltsita*deltL;

  Fy=Fy-P(i,j)*cos((i-1)*deltsita)*deltsita*deltL;

  end

  end

  fx=6.*u.*omiga*R.^4./c.^2*Fx

  fy=6.*u.*omiga*R.^4./c.^2*Fy

  f=sqrt(fx^2+fy^2)

  theta=180/pi*atan(fy/fx)

  %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

  %% 数值积分求等效力矩

  Mx=0;

  My=0;

  for i=1:n+1

  for j=1:m+1

  Mx=Mx-P(i,j)*(deltL*(m/2+1-j))*cos((i-1)*deltsita)*deltsita*deltL;%P前面的符号将所有的力转换成沿x,y轴的正向;(m/2+1-j)的符号决定Z向坐标的正负

  My=My+P(i,j)*(deltL*(j-m/2-1))*sin((i-1)*deltsita)*deltsita*deltL;

  end

  end

  mx=6.*u.*omiga*R.^5./c.^2*Mx

  my=6.*u.*omiga*R.^5./c.^2*My

  m=sqrt(mx^2+my^2)

  theta=180/pi*atan(my/mx)

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