(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111320231.7 (22)申请日 2021.11.09 (71)申请人 北京航空航天大 学 地址 100191 北京市海淀区学院路37号 申请人 中铁工程装备集团有限公司 (72)发明人 任东杰　王少萍　许顺海　石健　 白林迎　刘小平　郭浩宇　马魁　 刘尚　呼瑞红　李泽魁　 (74)专利代理 机构 北京高沃 律师事务所 1 1569 代理人 刘芳 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 17/11(2006.01)G06F 113/08(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种柱塞泵球面配流副油膜动态多场求解 方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种柱塞泵球面配流副油膜 动态多场求解方法及系统。 所述方法， 基于柱塞 泵在当前转动角度下的油膜厚度修正模型和油 液动力粘度修正值， 构建雷诺方程和能量方程， 并基于缸体三轴力平衡方程， 采用有限差分法和 牛顿迭代法求解雷诺方程和能量方程， 得到当前 转动角度下的配流副压力场分布、 配流副温度场 分布以及配流副油膜厚度场分布； 其中， 油膜厚 度修正模型是采用金属表面热变形和底面流体 压力引起的弹性形变对油膜厚度模型进行修正 得到的； 油液动力粘度修正值是采用温度和压力 对配流副油液的动力粘度进行修正得到的。 本发 明能准确求解配流副压力场分布、 温度场分布和 油膜厚度场分布。 权利要求书3页 说明书14页 附图8页 CN 113987714 A 2022.01.28 CN 113987714 A 1.一种柱塞 泵球面配流副油膜动态多场求 解方法， 其特 征在于， 包括： 确定柱塞 泵在当前转动角度下柱塞对缸体的支撑力和摩擦力； 基于所述支撑力和所述摩擦力建立所述柱塞泵在当前转动角度下的缸体三轴力平衡 方程； 基于所述柱塞泵在 当前转动角度下的油膜厚度修正模型和油液动力粘度修正值， 构建 雷诺方程和能量方程， 并基于所述缸体三轴力平衡方程， 采用有限差分法和牛顿迭代法求 解所述雷诺方程和所述能量方程， 得到当前转动角度下 的配流副压力场分布、 配流副 温度 场分布以及配流副油膜厚度场分布； 其中， 所述油膜厚度修正模型是采用金属 表面热变形和底面流体压力引起的弹性形变 对油膜厚度模型进行修正得到的； 所述油液动力粘度修正值是采用温度和压力对配流副油 液的动力粘度进行修 正得到的。 2.根据权利要求1所述的一种柱塞泵球面配流副油膜动态多场 求解方法， 其特征在于， 所述基于所述柱塞泵在当前转动角度下的油膜厚度修正模型和油液动力粘度修正值， 构建 雷诺方程和能量方程， 并基于所述缸体三轴力平衡方程， 采用有限差分法和牛顿迭代法求 解所述雷诺方程和所述能量方程， 得到当前转动角度下 的配流副压力场分布、 配流副 温度 场分布以及配流副油膜厚度场， 具体包括： 由当前转动角度 下的缸体球面球心位置和第k 次迭代下的缸体球心变化率， 确定第k 次 迭代下的油膜厚度模型； 采用金属表面热变形和底面流体压力引起的弹性形变对第 k次迭代下的油膜厚度模型 进行修正， 得到第k次迭代下的油膜厚度修 正模型； 基于第k次迭代下的油膜厚度修正模型和第k 次迭代下的油液动力粘度修正值， 构建第 k次迭代下的雷诺方程和能量方程； 采用有限差分法对第k 次迭代下的雷诺方程求解， 得到第 k次迭代下的配流副压力场分 布， 采用有限差分法对第k次迭代下 的能量方程求解， 得到第k次迭代下的配流副 温度场分 布； 由第k次迭代下的配流副压力场分布确定第k次迭代下的配流副油膜对缸体的支撑力； 基于所述缸体三轴力平衡方程和第k次迭代下的配流副油膜对缸体的支撑力， 计算力 的误差是否处于设定范围； 若是， 则将第k次迭代下的配流副压力场分布确定为当前转动角度下最终的配流副压 力场分布， 将第k次迭代下 的配流副温度场分布确定为当前转动角度下最终的配流副 温度 场分布， 并由最 终的配流副压力场分布和最 终的配流副温度场分布确定当前转动角度下最 终的配流副油膜厚度场分布； 若否， 则基于所述力的误差确定第k+1次迭代下的球心变化率， 由第k次迭代下的配流 副压力分布场和第k次迭代下 的配流副 温度分布场确定第k+1次迭代下的油液动力粘度修 正值， 更新迭代次数后， 返回由当前转动角度下的缸体球面球心 位置和第k次迭代下的缸体 球心变化 率， 确定第k次迭代下的油膜厚度模型的步骤。 3.根据权利要求1所述的一种柱塞泵球面配流副油膜动态多场 求解方法， 其特征在于， 所述油膜厚度修 正模型， 具体为：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 113987714 A 2其中， 表示油膜厚度修正模型输出的配流副油膜厚度场， 表示油膜厚度 模型输出 的配流副油膜厚度场， θ表示配流副 厚度场中一点与原点连线与z轴正向的夹角， 表示配流副厚度场中一 点与原点连线在xy平面的投影与x轴正向的夹角， ΔhT表示金属表 面热变形， Δ hp表示底面 流体压力引起的弹性形变。 4.根据权利要求1所述的一种柱塞泵球面配流副油膜动态多场 求解方法， 其特征在于， 所述油液动力粘度修 正值的计算公式为： μ＝ μ0exp[αpp‑αT(T‑T0)]； 其中， μ表示油液动力粘度修正值， p表示配流副压力场分布， T0表示参考温度， T表示配 流副温度场分布， μ0表示p＝0， T＝T0时油液的动力粘度， αp表示粘压系数， αT表示粘温系数。 5.根据权利要求1所述的一种柱塞泵球面配流副油膜动态多场 求解方法， 其特征在于， 所述雷诺方程， 具体为： 其中， h表示配流副油膜厚度场分布， p表示配流副压力场分布， μ表示油液动力粘度修 正值， μ表示油液动力粘度修正值， θ表示配流副厚度场中一点与原点连线与z轴正向的夹 角， 表示配流副厚度场中一点与原点连线在xy平面的投影与x轴正向的夹角， R为圆锥半 径到缸体轴线距离， ω表示缸体角速度， t 表示时间。 6.根据权利要求1所述的一种柱塞泵球面配流副油膜动态多场 求解方法， 其特征在于， 所述能量方程， 具体为： 其中， cp表示油液比热， ρ 表示油液密度， ω表示缸体角速度， T表示配流副温度场分布， θ 表示配流副厚度场 中一点与原点连线与z轴正向的夹角， 表示配流副厚度场 中一点与原 点连线在xy平面的投影与x轴正向的夹角， λ表示油液导热率， R为圆锥半径到缸体轴线距 离， μ表示油液动力粘度修 正值。 7.根据权利要求1所述的一种柱塞泵球面配流副油膜动态多场 求解方法， 其特征在于， 所述缸体三轴力平衡方程， 具体为： 其中， i表示柱塞的编号， FN1i表示第i个柱塞对缸体一侧的支撑力， FN2i表示第i个柱塞权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 113987714 A 3