基于流固耦合的基本理论,考虑橡胶衬层弹性变形因素,构建出水润滑艉轴承橡胶内衬有限元模型,利用MATLAB软件数值分析橡胶内衬厚度对水膜厚度和水膜压力的分布状况及摩擦性能的影响规律,并在SSB-100型艉轴承试验机上进行试验验证。研究结果表明：在相同的工况下,随着内衬厚度的增加,橡胶衬层弹性变形增大,水膜厚度增大,水膜压力减小;相应地,流体润滑效果越好,摩擦因数越小;在相同厚度下,随着转速的增大,摩擦因数先减小后趋于平稳。试验结果验证了仿真分析的正确性。

为了解决艉轴承在启停阶段造成的磨损和烧焦问题,基于有限元分析软件Fluent,提出了一种螺旋腔与阶梯腔复合形式的新型轴承。首先,运用流场分析对传统型轴承和复合型轴承水膜压力进行了数值仿真;其次将二者水膜压力积分,得到承载力,并分析转速对二者的影响;最后,运用ANSYS Workbench平台对复合型轴承进行流固耦合分析。结果表明,复合型轴承较传统型轴承,承载能力提高20%~30%,且变形主要集中在两端端泄处,为工程实际提供有效理论指导,具有较好的工程前景。

为了解决水润滑橡胶艉轴承运转过程中共振、鸣音的问题,基于ANSYS有限元分析平台,对艉轴承进行动态响应分析。首先,运用模态分析得到艉轴承的低阶固有频率及振型;其次,运用谐响应分析得到艉轴承随频率变化的响应规律,从而确定对艉轴承动态特性影响最大的固有频率;最后,对其结构参数进行灵敏度分析,得到振动特性的影响因子排序,为降低实验成本以及艉轴承的动态设计提供了依据。