局部多孔質(zhì)氣浮輸運系統(tǒng)的建模分析與優(yōu)化研究.pdf

1、隨著科技的快速發(fā)展，以液晶顯示為代表的平板顯示技術迅速崛起。玻璃基板作為液晶顯示器的一個基本部件，正朝向大型化、薄型化方向發(fā)展，這也要求其在輸運過程中必須采用無摩擦非接觸的方式以確保表面無損傷。傳統(tǒng)的接觸式（滾輪驅動）的輸運方式已經(jīng)無法滿足其發(fā)展的要求。而以多孔質(zhì)作為節(jié)流元件的局部多孔質(zhì)正壓懸浮輸運方式憑借其清潔無污染、不發(fā)熱、不生磁等優(yōu)勢，成為非接觸式輸運領域的主流。
　　就目前而言，局部多孔質(zhì)氣浮輸運系統(tǒng)在大型玻璃基板輸運流水

2、線上己經(jīng)有所應用，然而，在利用多孔材料作為節(jié)流元件構建氣浮非接觸式輸運裝置的過程中，制造商們通常是根據(jù)經(jīng)驗來進行方案的設計，沒有進行基礎的流動解析，亦不了解多孔質(zhì)材料的特性，基于多孔質(zhì)流動規(guī)律的氣膜特性理論模型的匱缺在很大程度上限制了這項技術的發(fā)展。為指導基于多孔質(zhì)氣懸浮技術的非接觸式傳輸系統(tǒng)的優(yōu)化設計，本課題采用理論分析、數(shù)學建模、數(shù)值仿真和試驗驗證相結合的方法，對局部多孔質(zhì)氣懸浮的特性進行了系統(tǒng)、深入的研究。本課題的主要研究內(nèi)容包括

3、以下幾個部分：
　　第一：依據(jù)金屬多孔質(zhì)氣阻流量特性等相關理論針對固定懸浮高度下的氣膜壓力特性進行分析，建立能正確反映其規(guī)律的數(shù)學模型，通過fluent流體軟件計算結果以及結合相關試驗來驗證所建數(shù)學模型的正確性。
　　第二：引用基于非支配排序遺傳算法(NSGA-II)作為多目標優(yōu)化設計方法，以多孔質(zhì)在氣浮導軌單元中的結構參數(shù)作為優(yōu)化變量，以降低系統(tǒng)耗氣量和提高氣膜承載能力作為優(yōu)化目標，對多孔質(zhì)氣浮導軌單元進行優(yōu)化設計，得出最

4、優(yōu)Pareto解集，分析各個參數(shù)對氣膜特性的影響。
　　第三：設計氣膜壓力分布和氣膜承載能力試驗方法并搭建試驗平臺，分別對依據(jù)傳統(tǒng)方法設計的氣浮導軌單元和根據(jù)優(yōu)化所得參數(shù)設計的氣浮導軌單元進行測試，通過試驗結果驗證優(yōu)化效果。
　　第四：根據(jù)玻璃基板輸運的實際工況，借助ANSYS workbench有限元分析軟件并結合氣膜壓力特性的數(shù)學模型，對局部多孔質(zhì)氣浮導軌單元面積內(nèi)玻璃基板在特定懸浮高度下的形變問題進行流固耦合計算。