為進一步研究微尺度下氣膜厚度階躍變化的階形板間氣體流動的相關物理特性,通過代入適用于任意克努森數的新滑移邊界條件修正雷諾方程,應用有限體積法迭代求解了階形板間沿氣體流動方向的氣膜壓力和克努森數分布曲線,沿高度方向的氣體流動速度分布曲線,不同環(huán)境克努森數下的氣膜承載力隨速度參數的變化曲線。結果表明:隨著氣膜間克努森數進入滑流區(qū)時,邊界速度滑移效應對流體流動特性作用明顯,當氣膜間克努森數進入過渡區(qū)時,一階滑移與新滑移邊界條件間的數值結果產生明顯偏差。可知相對于滑移系數固定的一階滑移邊界條件,滑移系數隨氣膜間克努森數改變而變化的新滑移邊界條件,可以更好地描述高度存在階躍變化即氣膜間克努森數跨區(qū)域分布的微尺度氣體流動。 

【文章來源】：科學技術與工程. 2020,20(18)北大核心

【文章頁數】：7 頁

【部分圖文】：

階形板承載力

在流體潤滑中為提高動壓軸承的相關性能,轉子或軸承上可以開有各種形式的槽,以提高軸承在工作過程中產生的動壓效應。階形板模型所產生的氣膜壓力分布曲線可以看作各種溝槽類動壓氣體軸承氣膜壓力分布的一個基本單元。圖1為階形板間的氣體流動模型示意圖,上板為臺階形平板,下板為平行板。槽區(qū)高度為h1,寬度為b1,臺區(qū)高度為h2,寬度為b2,假定上板固定不動,下板以速度u0沿X軸正方向移動。關于階形板間的流體流動產生的動壓效應可以用流量守恒原則解釋是其物理原理,進氣端與出氣端的流量應該相等,槽區(qū)和臺區(qū)的流量也應該相等。階形板間氣體流速在槽區(qū)的分布為斜邊內凹的直角三角形,臺區(qū)為斜邊外凸的直角三角形。相應的槽區(qū)應存在沿X軸正方向的正壓力梯度,臺區(qū)應存在沿X軸正方向的負壓力梯度,在槽臺交界處取得壓力極值。圖1中氣體流速分布示意圖不考慮滑移邊界條件,僅作為階形板間動壓原理分析闡述說明。

因階形板模型在槽臺分界處存在氣膜厚度階躍變化的特性,若要對邊界壓力極大值進行求解,需應用有限體積法將計算參量轉移到有限體積邊界,解決氣膜厚度存在的奇異變化,具體的求解區(qū)域網格點劃分形式如圖2所示。根據階形板的幾何特性共分為槽區(qū)(G),臺區(qū)(L)和槽臺交界處(G-L)三類有限體積單元。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]微納尺度氣流的速度滑移及流動特性研究[D]. 楊琴.上海大學 2015



本文編號：3107685