本文關(guān)鍵詞：空氣靜壓導(dǎo)軌內(nèi)氣體流動(dòng)分析及稀薄特性研究

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【摘要】：精密空氣靜壓導(dǎo)軌具有高剛度,低摩擦,清潔無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于精密機(jī)床、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等設(shè)備中。而導(dǎo)軌的高精度、穩(wěn)定性與氣膜狀態(tài)緊密相連,通常導(dǎo)軌內(nèi)氣體的流態(tài)被簡(jiǎn)化成從節(jié)流器的進(jìn)氣口到氣腔,形成一個(gè)高壓區(qū),從此區(qū)域以層流形式進(jìn)入導(dǎo)軌形成間隙氣膜。但實(shí)際上在節(jié)流器的氣腔位置,有可能產(chǎn)生渦旋等現(xiàn)象,對(duì)導(dǎo)軌的穩(wěn)定性,氣膜壓力產(chǎn)生很大的影響；同時(shí)導(dǎo)軌的氣膜厚度僅為微米、亞微米級(jí),此時(shí)氣膜內(nèi)流態(tài)會(huì)呈現(xiàn)稀薄效應(yīng),分子的微觀運(yùn)動(dòng)特征明顯,在邊界處會(huì)產(chǎn)生速度滑移和溫度跳躍現(xiàn)象,影響導(dǎo)軌的承載能力和散熱。本文首先通過(guò)對(duì)比選擇合適的節(jié)流器形式,從分子動(dòng)力學(xué)角度分別解釋從進(jìn)氣口到氣腔,氣腔到出口的氣體流動(dòng)狀態(tài)以及氣腔中的氣旋現(xiàn)象,并采用數(shù)值仿真結(jié)合分子碰撞研究方法進(jìn)行驗(yàn)證；在分析氣體流動(dòng)的過(guò)程中提出分層假設(shè),并仿真觀察其特征；對(duì)于導(dǎo)軌間隙出現(xiàn)的稀薄效應(yīng)從Boltzmann方程出發(fā),推導(dǎo)格子Boltzmann方程進(jìn)行研究,得到對(duì)應(yīng)速度分布、溫度分布、壓力分布。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn),隨著Kn數(shù)的增大,速度滑移量逐漸增大,在靠近壁面區(qū)域壓力值會(huì)降低；溫度跳躍在滑流區(qū)較為平緩,隨著Kn的增大,至過(guò)渡區(qū)后溫度跳躍程度會(huì)更加劇烈。分析發(fā)現(xiàn)：速度滑移有利于導(dǎo)軌散熱；而溫度跳躍,相當(dāng)于在氣膜和壁面之間附加了一個(gè)熱阻,不利于導(dǎo)軌散熱。本文在理論分析的基礎(chǔ)上進(jìn)一步通過(guò)仿真壓力分布和分子運(yùn)動(dòng)軌跡,進(jìn)一步完善分層理論,并初步探索分層中了速度、壓力關(guān)系。
【關(guān)鍵詞】：空氣靜壓導(dǎo)軌 微尺度 格子Boltzmann 稀薄效應(yīng) 分層現(xiàn)象
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH703.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 研究背景及意義10-12
• 1.2. 稀薄效應(yīng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 格子Boltzmann的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-17
• 1.4 本文的主要工作17-18
• 第二章 導(dǎo)軌內(nèi)部流動(dòng)分析及能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題18-34
• 2.1 概述18
• 2.2 節(jié)流形式的選擇18-23
• 2.3 進(jìn)氣孔到氣腔的流動(dòng)分析23-25
• 2.3.1 氣旋現(xiàn)象的分子運(yùn)動(dòng)24
• 2.3.2 激波現(xiàn)象的分子運(yùn)動(dòng)24-25
• 2.4 氣膜支撐區(qū)域的氣體流動(dòng)分析25
• 2.5 進(jìn)氣孔到氣腔邊界的流態(tài)分析25-30
• 2.5.1 流態(tài)仿真25-27
• 2.5.2 氣旋現(xiàn)象分析27
• 2.5.3 激波現(xiàn)象分析27-30
• 2.6 氣腔出口到氣膜外邊界的流場(chǎng)理論分析30-31
• 2.6.1 支撐區(qū)仿真分析30
• 2.6.2 分層現(xiàn)象的提出30-31
• 2.6.3 分層現(xiàn)象的仿真分析31
• 2.7 本章小結(jié)31-34
• 第三章 基于Blotzmann方程的數(shù)學(xué)模型建立34-56
• 3.1 BoltzmannH定理及Maxwell分布34-43
• 3.2 Maxwell輸運(yùn)方程及宏觀量守恒方程組43-47
• 3.3 從Boltzmann方程到格子Boltzmann方程47-51
• 3.3.1 BGK近似47-50
• 3.3.2 格子Boltzmann方程50-51
• 3.4 LBM數(shù)學(xué)模型建立51-54
• 3.5 本章小結(jié)54-56
• 第四章 氣膜支撐區(qū)稀薄特性分析56-74
• 4.1 微尺度氣體流動(dòng)與稀薄流動(dòng)的相似準(zhǔn)則56-57
• 4.2 基本模型57-63
• 4.2.1 計(jì)算方法57-60
• 4.2.2 邊界處理60-61
• 4.2.3 格子單位和物理單位轉(zhuǎn)換關(guān)系61-62
• 4.2.4 努森數(shù)與松弛時(shí)間之間的關(guān)系62-63
• 4.3 仿真分析63-69
• 4.3.1 流場(chǎng)速度對(duì)壓力的影響63-67
• 4.3.2 流場(chǎng)溫度對(duì)散熱的影響67-69
• 4.4 分層現(xiàn)象研究69-72
• 4.4.1 分層理論69-70
• 4.4.2 層厚與壓力分析70-72
• 4.5 本章小結(jié)72-74
• 第五章 總結(jié)與展望74-76
• 5.1 總結(jié)74-75
• 5.2 展望75-76
• 致謝76-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 附錄 讀研期間發(fā)表的論文及參與的項(xiàng)目82

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王洪彬;內(nèi)部節(jié)流靜壓導(dǎo)軌[J];機(jī)床情報(bào);1973年04期

2 吳章瓊;毛細(xì)管節(jié)流閉式靜壓導(dǎo)軌的應(yīng)用[J];機(jī)床;1984年11期

3 古良東;陳雪梅;;矩形空氣靜壓導(dǎo)軌的扭曲精度分析[J];機(jī)床與液壓;1987年05期

4 莊夔;柴青;;空氣靜壓導(dǎo)軌的精度研究[J];光學(xué)機(jī)械;1989年01期

5 王貴林,李圣怡,粟時(shí)平;基于超精密應(yīng)用的高剛度高阻尼空氣靜壓導(dǎo)軌研究[J];航空精密制造技術(shù);2001年06期

6 陳志凌,任建岳;空氣靜壓導(dǎo)軌中幾種常用靜壓墊結(jié)構(gòu)特性的比較[J];機(jī)械;2004年11期

7 孫西芝,陳時(shí)錦,程凱;空氣靜壓導(dǎo)軌靜態(tài)性能的解析計(jì)算及分析[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2005年01期

8 盧志偉;劉波;張君安;魏明明;;精密空氣靜壓導(dǎo)軌組件的設(shè)計(jì)與分析[J];潤(rùn)滑與密封;2007年02期

9 邱智ng;;靜壓導(dǎo)軌技術(shù)[J];現(xiàn)代制造;2007年09期

10 王華;陳學(xué)東;;恒流量靜壓導(dǎo)軌設(shè)計(jì)分析[J];裝備制造技術(shù);2011年07期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 禹靜;王茜;李東升;;氣體靜壓導(dǎo)軌微尺度振源的仿真研究[A];中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)第十一屆青年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

2 龍威;宗洪鋒;;節(jié)流器類型對(duì)空氣靜壓導(dǎo)軌靜特性的影響分析[A];第十五屆流體動(dòng)力與機(jī)電控制工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

3 涂光祺;李榮洪;張小光;;精沖壓力機(jī)靜壓導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)剛度分析[A];中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)鍛壓學(xué)會(huì)第六屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1995年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 劉博;精密機(jī)床靜壓導(dǎo)軌系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能分析[D];東北大學(xué);2013年

2 陳軍平;高剛度超精密氣體靜壓導(dǎo)軌副關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中原工學(xué)院;2016年

3 劉巖;空氣靜壓導(dǎo)軌內(nèi)氣體流動(dòng)分析及稀薄特性研究[D];昆明理工大學(xué);2016年

4 翟亞楠;精密機(jī)床靜壓導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)及性能分析[D];東北大學(xué);2012年

5 張亮;開(kāi)式靜壓導(dǎo)軌載荷自適應(yīng)恒壓力供油系統(tǒng)的研究[D];東華大學(xué);2011年

6 杜威;重型龍門(mén)數(shù)控機(jī)床靜壓導(dǎo)軌的熱特性研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2013年

7 肖齊;加工中心立柱結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與靜壓導(dǎo)軌分析[D];大連理工大學(xué);2014年

8 黃振;高速重載下恒流靜壓導(dǎo)軌性能研究[D];湖北工業(yè)大學(xué);2014年

9 劉志丹;大型數(shù)控滾齒機(jī)靜壓導(dǎo)軌力學(xué)性能研究[D];重慶大學(xué);2011年

10 羅恕燕;數(shù)控滾齒機(jī)工作臺(tái)閉式靜壓導(dǎo)軌力學(xué)性能分析及控制策略研究[D];重慶大學(xué);2012年

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本文編號(hào)：801830