静压气浮轴承流场特性与静态特性分析

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1、硕士学位论文静压气浮轴承流场特性与静态特性分析研究生姓名：严国鑫导师姓名：皮骏副教授2015年5月6日分类号：密级：公开UDC：学号：1201056中国民航大学硕士学位论文静压气浮轴承流场特性与静态特性分析研究生姓名：严国鑫导师姓名：皮骏副教授申请学位类别：工学硕士学科专业名称：航空宇航推进理论与工程所在院系：航空工程学院论文答辩日期：2015年5月6日2015年5月6日IIAnalysisofFlowFieldCharacteristicandStaticCharacteristicofAerostaticBearingADissertationSubmittedtoCivilA

2、viationUniversityofChinaFortheAcademicDegreeofMasterofScienceBYYANGuo-xinSupervisedbyA.P.PIJunSchoolofAeronauticalEngineeringCivilAviationUniversityofChinaMay2015III中国民航大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国民航大学或其它教育机构的学位或证书而使用过

3、的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：中国民航大学学位论文使用授权声明中国民航大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授权中国民航大学研究生部办理。研究生签名：导师签名：日期：IV摘要目前主流的微型涡轮发动机和国内飞机空调冷却系统应用的还是滚珠轴承，本文将几种气浮轴承的在航空器

4、中的应用在转速等特性进行比对，相对于滚珠轴承，气浮轴承的高转速和高精度等特性使得微型涡轮发动机的做功性能和飞机空调冷却系统制冷性能大大提升，同时指出了气浮轴承在微型涡轮发动机和飞机空调冷却系统中应用的发展方向。均压槽作为沟槽结构带来的均压效果，使得气浮轴承承载性能提升，但均压槽也会带来气浮轴承稳定性能的降低，如均压槽内的气旋现象，本文通过基于有限体积法的CFD仿真技术捕捉到了均压槽内的气旋，均压槽内的流线图的结果显示随着供气压力或气膜厚度的增大，气旋强度逐渐增强；其次针对均压槽做了结构优化，在将均压槽截面从矩形改为梯形后，发现均压槽内的气旋在气膜厚度小于10μm内能降低气旋强度，这

5、个结论在气浮轴承的均压槽设计和应用可提供参考依据。含均压槽的气浮轴承的数值计算即使利用适应性较好的有限元法计算，无论是计算量还是计算复杂度都提升不少，通过MATLABPDE工具箱能将模型化为更易计算的模型，最后将计算结果和CFD仿真结果进行对比，承载力结果和CFD仿真相差较小；从气体消耗量的结果发现，随着气膜厚度或供气压力的增大气体消耗量增大，气膜厚度的增大还带来了气锤震荡的危险，所以在实际应用过程中应该尽量降低气膜厚度以免发生危险。关键词：静压气浮轴承；微型涡轮发动机；飞机空调冷却系统；气旋VAbstractThecurrentmainstreambearingappliedin

6、MTE(MicroTurbineEngine)andairconditioncoolingsystemofaircraftareballbearings.Inthisdissertation,thereareseveralgasbearingsappliedinaircraftwillbecomparedwithspeedcharacteristic,MTEworkperformanceandcoolingsystemofaircraftairconditionrefrigerationperformanceareimprovedgreatlywithgasbearinghighs

7、peedandhighprecision,andthisdissertationpointedoutthedevelopmentdirectionoftheapplicationofthegasbearinginMTEandairconditioncoolingsystemofaircraft.Thepressuregrooveaspocketstructurecanbeevenlypressuredistribution,anditmakesgasbearinglo