静压止推气体轴承性能仿真.pdf

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1、第27卷第3期计算机仿真2010年3月文章编号：1006—9348(2010)03一0340—04静压止推气体轴承性能仿真黄灏，刘品宽，董泽光(上海交通大学机械与动力工程学院，上海200240)摘要：运用计算流体力学软件FLUENT仿真静压止推气体轴承性能，分析轴承的几何参数对系统性能的影响。采用不同几何参数的静压止推气体轴承的气膜建模并划分网格；运用FLUENT软件对轴承的气膜流场进行数值仿真，计算轴承在不同几何参数下的承载能力和气体流量。仿真结果表明静压止推气体轴承的节流孔直径和气膜厚度越小，气腔直径越大，轴承的承载能力和气膜刚度越好，同时气腔深度对轴承性能影响较小。FLUENT软件可

2、以有效的应用于静压止推气体轴承的性能分析，而优化了静压止推气体轴承的设计，达到优化效果。关键词：静压止推气体轴承；计算流体力学；几何参数；仿真中图分类号：THl33．35文献标识码：AThePerformancesSimulationofAerostaticThrustBearingHUANGHao，UUPin—kuan，DONGZe—guang(SchoolofMechanicalEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China)ABSTRACT：ComputationalfluiddynamicssoftwareFL

3、UENTisappliedtosimulatetheperformancesofaerostaticthrustbearing．TheinfluencesofthegeometricparametersoftheaerostaticthrustbearingOilitsperformances骶{U'IS-lyzed．Theairfilmsofthehearingwithdifferentgeometricparametersaremodeled．Thentheflowfieldsoftheairfilmsarecomputed．obtainingtheloadcapacityandgas

4、consumptionoftheaerostatiethrusthearing．Theinfluencesofthegeometricparametersontheloadcapacityandgasconsumptionoftheaemstaticthrusthearinga弛analyzed．Thesimulationresultshowsthattheloadcapacityandstiffnessoftheaerostaticthrusthearingarebetterwhenthedi—ameteroftheorificerestrictorofthehearingisrelat

5、ivelysmall，theairfilmofthebearingisthin，andthediameteroftheairchamberissmall．Thedepthoftheairchamberhaslittleinfluencesontheperformancesofthebearings．TheFLUENTCanheeffectivelyusedontheperformanceanalysisofaerostaticbearing，obtainingoptimaldesign．KEYWORDS：Aerostaticthrusthearing；Computationalfluidd

6、ynamics(CFD)；Geometricparameters；Simulation1引言气体轴承使用一定压力的空气代替油作为润滑剂，工作时几乎无摩擦，无磨损，不发热，对使用环境和部位没有任何污染。同时，它还具有耐低温和高温的优良特性，因此是一种理想的支承元件。目前在机械工业、精密仪器工业、电子工业以及航天航空、医疗器械、药品工业、食品轻纺等各个领域中都广泛应用。由于采用了气体轴承支撑，系统无摩擦(或极低摩擦)，消除了接触式轴承摩擦力的不利影响，使得产品性能得到了极大的提高。气体轴承没有标准化零件供选用，须根据实际需要自行设计，这虽然有利于提高结构的灵活性，但气体轴承的设计和性能计算比较

7、复杂，不容易掌握，限制了气体轴承的推广和应用。基金项目：国家863计划(2006AA42334)收稿日期：2009—02—04修回日期：2009—02一12—340一对于静压止推气体轴承，其承载能力、轴承刚度和气体流量受节流孔直径、气膜厚度、气腔直径、气腔深度和轴承外径等多个几何参数影响。目前，静压止推气体轴承工程设计比较通行的方法有两种：一种以J．W．Power为代表的“表压比”法HJ，另一种是以J．W．Lund为代表