随着旋转机械向大型化和高参数方向发展,旋转机械微小间隙内流体激振力所产生的自激振动成为影响转子系统稳定性的重要因素之一。由滑动轴承间隙与密封间隙内流体产生的流体激振将直接影响设备运行的可靠性和安全性,成为影响大容量机组设备安全稳定运行的重大隐患。开展滑动轴承与密封间隙内流体动力特性理论与试验等方面研究,具有重要的理论意义和工程价值。　　 Navier-Stokes方程是研究流体特性的理论基础,DQ方法等价于高阶有限差分法。本文应用局部DQ方法对流体力学方程进行了数值求解。首先以台阶流为求解模型,应用局部迎风DQ方法对原始变量的N-S方程进行了数值求解,建立了基于局部迎风DQ方法的复杂台阶流求解模型。在此研究基础上,提出了本质和自然边界条件的处理方法,分析了支持域大小、不同基函数、边界条件、迎风机制等因素对求解结果的影响。Reynolds方程是研究滑动轴承动力特性的理论基础,本文进一步将局部DO方法引入到滑动轴承动力特性求解模型中,应用局部DQ方法对滑动轴承静态压力及扰动压力的Reynolds进行了数值求解,建立了基于局部DQ方法的滑动轴承动力特性系数求解模型。　　 传统滑动轴承研究大多建立在Reynolds方程基础上,边界条件的选取对Reynolds方程的求解影响较大,且传统滑动轴承求解模型均为单相流模型。大量试验结果表明,滑动轴承负压区内油和气混合存在。因此为了更准确研究轴承特性,本文将CFD两相流数值计算应用到滑动轴承求解模型中,建立了滑动轴承两相流求解模型,该模型无需设定油膜破裂边界条件且更能准确模拟滑动轴承流场特性。为了求解滑动轴承动力特性系数,本文研究了CFD动网格技术,将CFD动网格技术应用于求解滑动轴承刚度、阻尼系数,建立了CFD两相流滑动轴承动力特性求解模型。本文分析了负压区内油膜气穴分布及汽化比例的影响因素,研究了两相流对滑动轴承静力及动力特性的影响。　　 本文研究了CFD旋转坐标系技术,应用旋转坐标系将非定常流动问题转化成定常问题,建立迷宫密封动力特性求解模型,对密封流场及密封动力特性系数进行求解研究。在CFD数值计算的基础上,分析了密封气流激振力的机理。研究表明,密封内流体的螺旋形流动效应是产生密封气流激振力的重要原因。传统密封型式均为轴向密封,因此气流激振问题难以得到根本解决。本文提出新型“径向环形密封”思想,与传统密封不同,密封的布置型式由轴向调整为径向,可以有效减小密封内气流的螺旋形效应,提高密封稳定性。数值计算结果表明,与传统密封相比,新型密封泄漏量少,气流力小。　　 本文设计搭建多功能密封试验台,可以对不同型式密封的静态及动态特性进行试验研究,利用密封试验台开展刷式密封泄流特性及磨损特性的静态性能及迷宫密封动态气流力识别的试验研究。传统密封气流力识别模型气缸只能做平动,一旦气缸出现偏摆则模型失效。本文提出了气缸任意运动状态下的密封气流力试验识别方法,引入转子动力学双平面平衡理论,将多级密封内的气流力等效到两个端面上,建立了多级密封气流力等效试验识别模型。通过气缸共振的方法放火气流力影响,提高识别精度,通过更换不同刚度的弹簧来实现多转速下的试验。本文所建立的密封动态气流力试验识别模型考虑了气缸偏摆等情况,是对传统识别方法的扩充。试验结果表明,随着进气压力增加,气流力增大,两者间近似为线性关系。升速过程中气流力的变化主要是由于振动变化所引起。随着振动的增加,气流力增大。气流力所作功量与气流力和振动之间的相位角差关系较大,相位差为90°时,作功量最大。