使用 CFD 和 FSI 技術研究氣蝕和溫度對油膜軸承的影響
軸承是現代高速工業機械中使用的重要元件，在高精度旋轉機械中，主要支撐多方向施加的載荷并最大限度地減少運動表面之間的摩擦，進而降低噪音和振動。
軸頸或徑向軸承用于支撐徑向載荷。該轉子軸承系統由兩個偏心圓柱體組成，兩個偏心圓柱體被連續的潤滑膜隔開。
外圓柱（軸承）通常保持靜止，而内圓柱（軸頸）繞其軸線旋轉，流體動力壓力的産生導緻兩個共形表面之間的相對運動和粘性阻力，這有助于軸承承受徑向載荷。
Tower、Petroff 和 Reynolds在 1800 年至 1886 年間進行的實驗和理論研究提供了對流體動力流動現象的深刻了解。
他們觀察到，兩個滑動表面可以通過粘性液體的流體動壓分離，并且可以減少表面之間的摩擦。
1886 年，雷諾推導出流體動力潤滑的數學模型。雷諾方程的修改形式已用于多項理論研究。
基于 CFD 結果，他們得出結論，當電流強度從 0 到 28A 變化時，MR 流體作為潤滑劑可以提高承載能力和摩擦系數。
然而，摩擦系數的增加導緻能量消耗的增加，這對于轉子-軸承系統來說不是有利的結果。
霍爾姆伯格和埃德米爾報道說，在世界能源消耗的 23%（119 EJ）中，有 20% 用于消除摩擦，其餘用于修複因摩擦而損壞的部件。
除此之外，他們的研究還采用了 Sommerfeld 和 Gumbel 邊界條件，并将後來的結果與基于雷諾方程的解析解進行了比較。
ADINA 8.4.4 數值工具用于層流條件下的 CFD 模拟，結果表明，與分析結果相比，承載能力相差 1.10% 至 0.33%。
并且，根據獲得的數值結果，使用數值拟合方法生成了偏心比為 0.6 和 0.7 的設計參考圖表。
選擇 0.6 和 0.7 偏心率的原因主要是由于在較低和較高偏心率下獲得的流體動力性能較差 ，此圖表可用于選擇軸頸的初始直徑（10 到 100 毫米之間，間隔為 10 毫米），速度從 100 到 5000 rpm。
接下來，Lin 等人對軸承表面上許多油槽位置的影響進行了類似的研究，并進行了數值分析。他們使用的是 FSI 技術。
FSI 方法通過 San Andres 等人進行的實驗研究結果得到驗證，和 Childs 和 Hale在考慮不同載荷條件下的熱效應的五槽軸頸軸承上，結果在可接受的範圍内。
考慮到空化和熱效應，對具有兩個、三個、四個的轉子軸承系統進行了瞬态分析（圖 3), 以及軸承表面周圍的五個數字凹槽。
據觀察，對于恒定的 400 N 外部載荷，當軸頸轉速從 5000 rpm 增加到 50,000 rpm 時，空化體積分數和最高溫度分别增加了 28.3% 和 350%（即從 2.7 到 12.4°C ）。
溫度升高主要是由于橫跨薄膜厚度的剪切速率。然而，林等人觀察到随着油槽數量的增加，更多的潤滑劑将流入，是以空化體積分數減少，冷卻能力提高。
最終得出結論，與牛頓流體相比，用賓漢流體潤滑的軸頸軸承具有更好的軸承性能特征。是以，目前需要對 MR 和 ER 流體等智能流體進行 FSI 研究，将其作為結合空化和熱效應的潤滑劑。
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