【摘要】：空氣靜壓導(dǎo)軌潤滑氣膜工作在微米級時(shí),內(nèi)部氣流受稀薄效應(yīng)影響,沿流動(dòng)方向壓力和流速的變化規(guī)律與宏觀計(jì)算所得差異較大。在氣膜高度方向上,由于特征尺度減小,氣體分子間作用效果加劇,傳統(tǒng)忽略垂直方向壓力梯度變化的假設(shè)不再成立,氣膜內(nèi)部不僅呈現(xiàn)較明顯的分層趨勢,并且速度滑移現(xiàn)象越發(fā)顯著。通過LAMMPS(大規(guī)模原子分子并行模擬器)、LBM(離散格子玻爾茲曼方法)和Fluent等方法模擬氣膜支撐區(qū)氣體流態(tài)并計(jì)算其流速和壓力,得出了相關(guān)結(jié)論:潤滑氣膜內(nèi)沿氣體流動(dòng)方向分為壓力驅(qū)動(dòng)區(qū)和牛頓摩擦區(qū),沿高度方向分為近壁層、稀薄層、連續(xù)流層,速度滑移主要發(fā)生在壓力驅(qū)動(dòng)區(qū)的近壁層和稀薄層。氣膜分層及速度滑移現(xiàn)象存在于壓力驅(qū)動(dòng)區(qū)和牛頓摩擦區(qū);壓力驅(qū)動(dòng)區(qū)的氣膜分層及速度滑移隨氣體流速的增加而增強(qiáng),牛頓摩擦區(qū)的氣膜分層逐漸弱化,速度滑移現(xiàn)象逐漸退化為近壁面邊界層。
[Abstract]:When the lubrication film of the aerostatic guide is in the micron level, the internal air flow is affected by the rarefaction effect, and the variation law of the pressure and velocity along the flow direction is quite different from that obtained by the macroscopical calculation. In the gas film height direction, due to the decrease of the characteristic scale and the aggravation of the interaction between the gas molecules, the assumption that the pressure gradient in the vertical direction is ignored is no longer valid, and the gas film is not only showing a obvious trend of stratification in the inner part of the film. And the phenomenon of velocity slip is more and more obvious. In this paper, LAMMPS (large scale atomic and molecular parallel simulator), LBM (discrete lattice Boltzmann method) and Fluent are used to simulate the gas flow state and calculate the velocity and pressure of the gas in the gas film support region. It is concluded that the lubrication gas film is divided into pressure-driven zone and Newtonian friction zone along the direction of gas flow, and along the height direction is divided into near-wall layer, thin layer, continuous layer, velocity slip mainly occurs in the near-wall layer and thin layer of pressure-driven zone. The gas film delamination and velocity slip exist in the pressure-driven region and Newtonian friction region. The gas film delamination and velocity slip in the pressure-driven region increase with the increase of the gas velocity. The gas film stratification in the Newtonian friction region gradually weakens and the velocity slip phenomenon gradually degrades to the boundary layer near the wall.
【作者單位】： 昆明理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院;
【基金】：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51305185)資助~~
【分類號(hào)】：TH136

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本文編號(hào)：2445208