使用 CFD 和 FSI 技术研究气蚀和温度对油膜轴承的影响
轴承是现代高速工业机械中使用的重要元件，在高精度旋转机械中，主要支撑多方向施加的载荷并最大限度地减少运动表面之间的摩擦，从而降低噪音和振动。
轴颈或径向轴承用于支撑径向载荷。该转子轴承系统由两个偏心圆柱体组成，两个偏心圆柱体被连续的润滑膜隔开。
外圆柱（轴承）通常保持静止，而内圆柱（轴颈）绕其轴线旋转，流体动力压力的产生导致两个共形表面之间的相对运动和粘性阻力，这有助于轴承承受径向载荷。
Tower、Petroff 和 Reynolds在 1800 年至 1886 年间进行的实验和理论研究提供了对流体动力流动现象的深刻理解。
他们观察到，两个滑动表面可以通过粘性液体的流体动压分离，并且可以减少表面之间的摩擦。
1886 年，雷诺推导出流体动力润滑的数学模型。雷诺方程的修改形式已用于多项理论研究。
基于 CFD 结果，他们得出结论，当电流强度从 0 到 28A 变化时，MR 流体作为润滑剂可以提高承载能力和摩擦系数。
然而，摩擦系数的增加导致能量消耗的增加，这对于转子-轴承系统来说不是有利的结果。
霍尔姆伯格和埃德米尔报道说，在世界能源消耗的 23%（119 EJ）中，有 20% 用于消除摩擦，其余用于修复因摩擦而损坏的部件。
除此之外，他们的研究还采用了 Sommerfeld 和 Gumbel 边界条件，并将后来的结果与基于雷诺方程的解析解进行了比较。
ADINA 8.4.4 数值工具用于层流条件下的 CFD 模拟，结果表明，与分析结果相比，承载能力相差 1.10% 至 0.33%。
并且，根据获得的数值结果，使用数值拟合方法生成了偏心比为 0.6 和 0.7 的设计参考图表。
选择 0.6 和 0.7 偏心率的原因主要是由于在较低和较高偏心率下获得的流体动力性能较差 ，此图表可用于选择轴颈的初始直径（10 到 100 毫米之间，间隔为 10 毫米），速度从 100 到 5000 rpm。
接下来，Lin 等人对轴承表面上许多油槽位置的影响进行了类似的研究，并进行了数值分析。他们使用的是 FSI 技术。
FSI 方法通过 San Andres 等人进行的实验研究结果得到验证，和 Childs 和 Hale在考虑不同载荷条件下的热效应的五槽轴颈轴承上，结果在可接受的范围内。
考虑到空化和热效应，对具有两个、三个、四个的转子轴承系统进行了瞬态分析（图 3), 以及轴承表面周围的五个数字凹槽。
据观察，对于恒定的 400 N 外部载荷，当轴颈转速从 5000 rpm 增加到 50,000 rpm 时，空化体积分数和最高温度分别增加了 28.3% 和 350%（即从 2.7 到 12.4°C ）。
温度升高主要是由于横跨薄膜厚度的剪切速率。然而，林等人观察到随着油槽数量的增加，更多的润滑剂将流入，因此空化体积分数减少，冷却能力提高。
最终得出结论，与牛顿流体相比，用宾汉流体润滑的轴颈轴承具有更好的轴承性能特征。因此，目前需要对 MR 和 ER 流体等智能流体进行 FSI 研究，将其作为结合空化和热效应的润滑剂。
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