地面模擬航天微重力實驗是保證航天安全發(fā)展的必要作業(yè)任務(wù),對航天領(lǐng)域的發(fā)展有著重要的推進作用。模擬航天微重力實驗是利用氣浮平臺以及機械手段將航天器浮起模擬太空失重環(huán)境,多孔質(zhì)氣體軸承擁有成千上萬的節(jié)流孔,作為氣體軸承可以提供很高的承載能力和靜態(tài)剛度,可以作為氣浮平臺中承載航天器的最佳選擇。由于氣浮平臺精度要求高,成本高,故采用多塊小平臺拼接成氣浮平臺解決平面度的問題,但是這樣會使得小塊平臺之間出現(xiàn)縫隙,對微重力模擬實驗有所影響。本課題為解決這一問題,研究了基于過縫情況的多孔質(zhì)氣浮軸承承載特性,并開展了實驗研究。建立基于過縫情況的多孔質(zhì)氣浮軸承的數(shù)學模型,根據(jù)實際情況提出相應(yīng)的假設(shè)條件,在多孔介質(zhì)內(nèi)部基于Darcy定律建立氣體運動模型,在軸承氣膜間隙中,應(yīng)用氣體連續(xù)性方程、氣體運動方程以及氣體狀態(tài)方程以及多孔質(zhì)軸承交界面的速度滑移理論建立了過縫情況的多孔質(zhì)氣體止推軸承氣膜間隙內(nèi)部的Reynolds方程。通過一種適應(yīng)于縫隙的網(wǎng)格劃分方法以及采用有限差分法對其進行離散化,尋找?guī)Эp隙的軸承氣膜間隙網(wǎng)格劃分的節(jié)點規(guī)律并通過MATLAB編程進行模擬仿真,得到多孔質(zhì)氣浮軸承在通過氣浮平臺的縫隙時軸承的... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

地面微重力模擬實驗室氣浮平臺

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-23-圖3-2無縫時軸承氣膜間隙壓力分布圖由圖3-2無縫隙的壓力分布圖所示，該圖反映的是氣膜的壓力分布與軸承的幾何坐標的關(guān)系，橫坐標和縱坐標表示劃分網(wǎng)格的單元，豎直坐標反映的是壓力分布的值。從圖3-2可以看出，對于多孔質(zhì)氣體軸承來說，平臺在沒有間隙的情況下，越到中心位置，氣膜中的壓力越大，則多孔質(zhì)氣浮軸承所承受的壓力越大，越到邊緣點時，氣膜中的壓力越小，多孔質(zhì)氣浮軸承所承受的壓力越校通過對軸承氣膜壓力情況進行氣流承載面積累積求和可以得到多孔質(zhì)氣體止推軸承靜態(tài)承載力。通過不斷修改程序中氣膜間隙參數(shù)，得到多孔質(zhì)氣體止推軸承的靜態(tài)承載力的變化規(guī)律。如圖3-3所示，該圖描述了不同軸承直徑下軸承靜態(tài)承載力與氣膜間隙的關(guān)系圖。由圖可以看出，對于同一直徑的多孔質(zhì)氣體止推軸承來說，軸承氣膜間隙的變化對其承載力的變化趨勢成反比，且軸承承載力下降的幅度越來越小，曲線呈現(xiàn)逐漸水平趨勢，這說明軸承氣膜間隙的剛度逐漸下降。對于不同直徑的軸承來說，由于軸承氣體承載面積不同，承載能力也有很大的變化。顯然軸承氣體承載面積越大，其承載力越大。對于多孔質(zhì)氣體止推軸承的氣膜厚度相同的情況下，半徑越大的軸承其承載曲線斜率越大，故軸承氣膜間隙剛度越大。壓力值P（N/m2）

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-24-圖3-3無縫時不同半徑軸承承載力與氣膜間隙關(guān)系圖多孔質(zhì)氣體軸承在經(jīng)過平臺縫隙時，其縫隙高度對使得軸承氣膜間隙出現(xiàn)泄壓的情況。在程序中修改縫隙對應(yīng)的氣膜間隙節(jié)點的高度，經(jīng)過計算可以得到在過縫情況時氣膜的壓力分布，如圖3-4所示。由圖可知，當軸承經(jīng)過縫隙時，氣膜的壓力分布圖呈現(xiàn)一個雙峰的樣子，可以很明顯的看到，在縫隙的位置，氣膜的壓力快速的下降，氣膜間隙的氣流會有很多經(jīng)過縫隙流出外部，相當于增加了氣體流動的空間，這便使得氣膜壓力在平臺的縫隙處會快速的下降。圖3-4有縫隙時軸承氣膜間隙壓力分布圖hNrrrWμm壓力值P（N/m2）

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]多孔質(zhì)靜壓氣體軸承承載性能的理論與實驗研究[D]. 孟磊.哈爾濱工業(yè)大學 2017
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本文編號：3331946