SimuLabs JBSim - автоматизация процесса расчета масляных опор роторов ГТУ
Программные продукты: ANSYS ACT, ANSYS Workbench, ANSYS CFX
Отрасли: Двигателестроение, турбомашиностроение

R&D Центр АО «СимуЛабс» завершил разработку специализированного приложения на основе ANSYS Workbench, предназначенного для автоматизации процесса расчета подшипников скольжения на жидкой смазке, вычисления жесткости масляных опор и формирования эквивалентной системы пружинно-демпфирующих элементов для последующего использования в расчетах роторной динамики.

Одним из основных требований при проектировании высокоскоростных опор роторов ГТУ является необходимость дополнительного изучения вопроса о деформации трущихся поверхностей. Так как в определенном диапазоне размеров и режимов работы подобных подшипников величина деформаций становится соизмеримой с толщиной смазочного слоя.

Кроме того, экспериментально установлено, что температура смазки в смазочном слое в высокоскоростном подшипнике может достигать величины 110-120 °С, а ее изменение в пределах рабочей зоны может достигать несколько десятков градусов.

В процессе течения рабочего тела по гидравлическим трактам подшипника в условиях больших перепадов давлений и температур, так же возможны фазовые превращения в результате вскипания и кавитации. Появление паровой фазы существенно изменяет свойства несущего смазочного слоя и влияет на динамические характеристики роторно-опорных узлов.

Эти обстоятельства, а также выдвигаемые практикой задачи качественного улучшения характеристики опор роторов высокоскоростных турбомашин, и определяют необходимость одновременного учета всех значимых физических процессов и явлений при расчете подшипников скольжения.

Традиционно при расчете подшипников используются либо справочные данные, либо модели теории смазки различной степени сложности.

В ряде случаев при использовании недостаточно обоснованных упрощений, в расчетах получаются ошибочные результаты, и для расчета подшипников скольжения должны применяться более сложные системы математических уравнений.

В настоящее время за рубежом так же ведутся работы по разработке новых совершенных методик расчета подшипникового узла, опирающихся на численное моделирование (CAE). Актуальность этих работ обусловлена новыми тенденциями в двигателестроении, связанными с ростом максимального давления, создающегося в слое смазки в подшипнике (в 1,4-1,6 раз от текущего значения давлений). Таким образом, увеличенный уровень нагрузок предъявляет повышенные требования, как к самой конструкции, так и к методам ее анализа.

С учетом озвученных требований и ограничений к исследованию опорных подшипников скольжения, разработка специализированного приложения для расчета подшипников включала несколько этапов:

  • Анализ основных допущений в существующих традиционных методиках расчета подшипников.
  • Разработка робастного алгоритма и программы (специализированного приложения –пошагового мастера) для многодисциплинарного расчета подшипника скольжения на базе использования технологий вычислительной гидродинамики, МКЭ и инструментов пользовательского программирования и кастомизации ANSYS – ANSYS ACT (ACT – Application Customization Toolkit).
  • Оценка границ эффективного использования разработанного алгоритма расчета.

Данные многовариантных газодинамических расчетов подшипника используются для расчета характеристик жесткости и демпфирования подшипника и формирования специального элемента графического интерфейса пользователя в ANSYS Mechanical для задания подшипника с жесткостно-демпфирующими характеристиками, эквивалентными исследуемому подшипнику.

С помощью технологии ANSYS ACT инженерами «СимуЛабс» был создан пошаговый мастер для расчета характеристик подшипников, который получил название SimuLabs JBSim Wizard.

Разработанное ACT-расширение состоит из двух модулей:

1.   Новый элемент дерева в ANSYS Mechanical для создания элемента типа COMBIN214 и задания соответствующих характеристик из базы данных.

2.   Пошаговый мастер для создания и расчета жесткостно-демпфирующих характеристик подшипника и записи этой информации в базу данных.

Расширение поставляется в виде файла SimuLabs JBSim.wbex. Для использования расширения необходимо сначала установить его на рабочую станцию, а потом подключать к проекту по мере необходимости.

 

С уважением, Директор АО «СимуЛабс»,

Хитрых Денис Петрович



Ключевые слова: Подшипники скольжения, радиальные опоры ГТУ, кавитация, масляный клин, автоматизация, роторная динамика
Все проекты

Похожие проекты

Русификация графического интерфейса ANSYS Mechanical
SimuLabs LMA - независимый мониторинг сервера лицензий ...
SimuLabs Copter Wizard: Automation, integration and cou...

 
 
Контактная информация

111672, г. Москва,
ул. Суздальская, д. 46,
офис 203

Тел. : +7 (495) 646-56-77