气体分子界面滑移效应对微轴承承载力特性和密封特性影响的仿真研究

来源 :上海应用技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhang506079845
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微尺度下的气体润滑中,气体分子界面滑移效应将会在微观上明显改变沿气体流动方向的压力分布和沿气膜厚度方向的流速分布,从而影响宏观上的气膜承载力和流量等物理量的变化。随着气体轴承的进一步微型化发展,润滑气膜克努森数开始进入到过渡区,滑移系数固定的传统一阶滑移和二阶滑移等边界条件无法准确描述此时的气体流动。为进一步研究气体分子界面滑移效应对微轴承承载力和密封特性的影响,引入适用于任意克努森数的新滑移边界条件修正流动控制方程,对阶形板和平面螺旋槽及其衍生模型进行了气膜静态特性的数值仿真,并通过与之前学者的数值结果对比验证了所用数值方法的准确性。通过对比不同滑移边界条件下的计算结果可知,气膜间克努森数进入过渡区后一阶滑移等边界条件相对于新滑移明显过高地估计了气膜压力数值和气体介质的输运能力,随着气膜克努森数继续增大,参量间的相对偏差进一步增大。相同环境克努森数下新滑移边界下阶形板模型达到承载力极大值时相对于一阶滑移需要提供更大的移动速度,螺旋槽模型中随着轴承转速的增大不同滑移边界之间承载力的偏差呈减小趋势。在传统平面螺旋槽结构的基础上,将空间螺旋曲面填充螺旋槽槽区,得到复合螺旋边界变高度倾斜槽新型气体轴承,在相对较低的轴承转速下计算所得的承载力数值相对于传统轴承结构明显提高。
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