Научная электронная библиотека ULRICH'S Periodicals Directory

Сибирский государственный университет
науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева

Сибирский аэрокосмический журнал
ISSN 2712-8970 (Print) ISSN 2782-5760 (on-line)

Сведения об образовательной организации

UDK 517.958:531.32 Doi: 10.31772/2587-6066-2020-21-1-8-14
ПОЛУАНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА УПРУГОГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО КОНТАКТА
Иванов В. А., Еркаев Н. В.
Институт вычислительных технологий СО РАН, Российская Федерация, 630090, г. Новосибирск, просп. Академика Лаврентьева, 6; Институт вычислительного моделирования СО РАН, Российская Федерация, г. Красноярск, Академгородок, 55, стр. 44; Сибирский федеральный университет, Политехнический институт, Российская Федерация, 660074, г. Красноярск, ул. Академика Киренского, 26. E-mail: VinTextrim@yandex.ru
Описан полуаналитический метод расчета упругогидродинамического контакта, основанный на частичном использовании Computer Aided Design / Computer Aided Engineering (CAD/CAE) пакетов и решения интегрального уравнения функциональной связи между давлением и деформацией. Давление в смазочном слое описывается решением модернизированного уравнения Рейнольдса с учетом таких факторов, как упругая деформация поверхностей в зоне контакта, эффект кавитации в области низкого давления, переменная вязкость смазочного слоя, зависящая от термодинамических параметров. На основе стационарного решения получен тензорный коэффициент демпфирования, с помощью которого далее выполняются расчеты переходных нестационарных режимов, возникающих в случаях резкого изменения внешней нагрузки. Проведено сравнение результатов моделирования подшипника скольжения, полученных с помощью предложенного полуаналитического метода и полного расчета, выполненного с помощью CAD/CAE программ, таких как ANSYS и COMSOL Multiphysics. Сравнение показало хорошую сходимость всех численных методов. При этом «гибридный» метод показал ряд преимуществ по сравнению с прямыми расчетами в CAD/CAE пакетах, таких как более быстрая скорость расчета, невысокие требования к вычислительным ресурсам и учет кавитационного эффекта. Описанный полуаналитический метод позволяет создавать цифровые двойники подшипниковых узлов, центробежных насосов и гидроопор, использующихся в спутниковых системах охлаждения и поворотных механизмах наземных спутниковых антенн.
Ключевые слова: гибридное моделирование, цифровые двойники, упругогидродинамический контакт.
References

1. Williams J. A. Engineering tribology. N.-Y. : Oxford University Press Inc., 1994. 242 p.
2. Hamrock B. J., Schmid S. R., Jacobson B. O. Fundamentals of fluid film lubrication. N.-Y. :
Marcel Dekker, Inc., 2004. 703 p.
3. Bair S. High-Pressure Rheology for quantitative elastohydrodynamics // Tribology and
Interface Engineering Series. Elsevier, 2007. 54 p.
4. Szeri A. Z. Fluid film lubrication. Cambridge : Cambridge University Press, 2011. 273 p.
5. Lugt P. M., Morales-Espejel G. T. A Review of elasto-hydrodynamic lubrication theory //
Tribology Transactions. 2011. Vol. 54. P. 470–496.
6. Галахов М. А., Усов П. П. Дифференциальные и интегральные уравнения
математической теории трения. М. : Наука, 1990. 280 с.
7. Боровин Г. К., Протопопов А. А. Расчет оптимального осевого зазора полуоткрытого
рабочего колеса центробежного малорасходного насоса системы терморегулирования
космического аппарата // Препринты ИПМ им. М. В. Келдыша. 2013. № 86. 16 с.
8. Тихонов А. Н., Арсенин В. Я. Методы решения некорректных задач. М. : Наука, 1979. 288
с.
9. Иванов В. А. Еркаев Н. В. Нестационарные колебания ролика, контактирующего с
твердой поверхностью, при наличии смазочного слоя // Вестник СибГАУ. 2017. Том 18, № 1.
С. 50–57.
10. Терентьев В. Ф., Еркаев Н. В., Докшанин С. Г. Трибонадежность подшипниковых
узлов в присутствии модифицированных смазочных композиций. Новосибирск : Наука, 2003.
142 с.
11. Иванов В. А., Еркаев. Н. В. Итерационный расчет трибоконтакта ролика с пластиной //
Вестник СибГАУ. 2014. № 4 (56). С. 48–54.
12. Беспорточный А. И., Галахов М. А. Математическое моделирование в триботехнике.
М. : МФТИ, 1991. 88 с.
13. Галин Л. А. Контактные задачи теории упругости и вязкоупругости. М. : Физматлит.,
1980. 304 с.
14. Иванов В. А. Программный комплекс расчета давления в смазочном слое подшипника
скольжения // Сибирский журнал науки и технологий. 2018. Т. 19, № 3. С. 540–549.
15. Ravindra M., Sandeep S. Analysis of hydrodynamic plain journal bearing // Excerpt from the
Proceedings COMSOL Conference in Bangalore. 2013.  


Иванов Виктор Андреевич – кандидат технических наук, научный сотрудник лаборатории
цифровых двойников и анализа больших данных, Институт вычислительных технологий СО
РАН; ассистент кафедры прикладной механики, Сибирский федеральный университет,
Политехнический институт. E-mail: Vintextrim@yandex.ru.
Еркаев Николай Васильевич – доктор физико-математических наук, профессор, главный
научный сотрудник, Институт вычислительного моделирования СО РАН; профессор кафедры
прикладной механики, Сибирский федеральный университет, Политехнический институт. Email: nerkaev@gmail.com.  


  ПОЛУАНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА УПРУГОГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО КОНТАКТА