基于FLUENT軟件的多孔質(zhì)靜壓軸承的仿真與實驗研究.pdf

1、氣體靜壓軸承回轉(zhuǎn)精度高、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、摩擦小、使用壽命長，可以在極高和極低的溫度、超低到超高的速度下，以及輻射環(huán)境中工作，因此在航空、航天領(lǐng)域以及精密測量和慣性測試設(shè)備上得到廣泛應(yīng)用。多孔質(zhì)氣體靜壓軸承能明顯提高軸承的承載能力，具有更優(yōu)越的阻尼特性和穩(wěn)定性，故得到廣泛的關(guān)注。多孔質(zhì)靜壓軸承又分為全多孔質(zhì)靜壓軸承和局部多孔質(zhì)靜壓軸承。本文在理論分析、仿真計算和科學實驗的基礎(chǔ)上對這兩種軸承的靜態(tài)性能進行了研究。
　　本文首先提出了局部多孔

2、質(zhì)和全多孔質(zhì)靜壓徑向軸承理論計算模型，根據(jù)氣體在多孔質(zhì)材料中的流動特性給出了軸承的性能表達式，并進行求解。
　　然后用計算流體力學中的FLUENT軟件進行迭代計算，成功地將其引入到多孔質(zhì)靜壓軸承研究領(lǐng)域。目前針對徑向軸承和止推軸承靜特性的研究，多采用簡化的解析方法或數(shù)值解法，數(shù)值解法主要是有限元法和有限差分法，計算效率較低。而FLUENT軟件采用的是近年發(fā)展非常迅速的有限體積法，計算效率和精度都很高。該軟件對邊界條件、計算模型、控

3、制參數(shù)及網(wǎng)格質(zhì)量方面都有嚴格要求，且在多孔介質(zhì)領(lǐng)域進行的研究還較少。本文首次應(yīng)用它對軸承的壓力場和靜態(tài)特性進行了仿真分析，得出了氣體流經(jīng)小孔、多孔柱塞和全多孔質(zhì)的壓力變化曲線以及軸上壓力沿軸向和圓周方向上的變化趨勢，并給出了軸承的承載能力和靜態(tài)剛度曲線。對于全多孔質(zhì)軸承，還分析計算了供氣壓力、滲透率、氣膜厚度、偏心率以及軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)對軸承靜態(tài)性能的影響，給出了一些規(guī)律性的結(jié)論。
　　最后，通過實驗驗證了仿真計算結(jié)果的正確性和可靠