以动压气体轴承间隙内流动为背景,研究旋转圆柱微间隙剪切流动特性,采用有限体积法对内壁高速旋转的两圆柱间隙内流动特性进行分析,讨论偏心率、间隙比和转速等因素对压力和速度分布的影响,同时分析通道内泰勒-库特流动规律,及泰勒涡对速度分布产生的影响。结果表明,偏心率或转速的增加以及间隙比的减小,使得压力绝对值上升,压力极值点随着偏心率的增加向最小气膜间隙处移动;偏心率高于0.3时,间隙内出现流动分离形成回流,当偏心率增高至0.8时,回流区周向角度占比达到0.73;泰勒涡的出现使间隙内速度产生波状分布,切向速度最低减至0。分析结果可为了解动压气体轴承内部工作机理提供指导和依据。

针对高转速箔片型气体动压止推轴承的热管理需求,在轴承运行状态稳定、弹性变形恒定的主要假设前提下开展了带冷却空气径向入流的三维流-固耦合数值模拟,以获得旋转速度、径向入流质量流量和气膜层出口方式对气动和热特性的影响。研究结果表明,气膜间隙出口方式对转盘表面压力分布具有明显的影响,相对于气膜间隙出口完全封严情形,无封严出口下径向入流可以贯通气膜层通道,使得转盘和止推顶箔冷却效果得以改善、径向入流压降减小,但同时也带来止推力下降10.7%~32.5%的负面影响;径向入流质量流量的增加不仅可以起到有效的冷却作用,而且对轴承止推力也起到了较好的增强作用;气膜间隙出口封严方式对转盘和止推顶箔冷却效果的影响在高转速下更为显著,对径向入流压降和止推力的影响则在较大的径向入流质量流量下较为明显,止推力增幅...

为掌握不同工作条件下箔片型动压气体轴承气动热特性规律，以箔片型动压气体止推轴承为研究对象，建立其变截面气膜间隙模型，引入粘性耗散项，通过数值仿真计算不同工作条件下气膜间隙的无量纲温度分布，并对轴承转速、进/出口压力、进/出口温度等参数对气膜温比的影响进行数值分析。结果表明，在进/出口压力同比变化工作条件下，气膜温比随进/出口压力增大而下降，随转速的增大而升高，随进/出口温度的升高而降低。