《多孔質氣體靜壓軸承靜動態特性的影響機理研究》是依託電子科技大學,由王偉擔任醒目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：多孔質氣體靜壓軸承靜動態特性的影響機理研究
- 依託單位：電子科技大學
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：王偉
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本申請針對“培育項目”的明確目標課題-22.多孔質氣體靜壓軸承靜動態特性的影響機理研究提出，多孔質氣體靜壓軸承是實現高精度迴轉的重要支撐部件，由於對軸承靜動態特性缺乏系統了解，成為超精密加工中亟待解決的科學問題。課題研究從多孔介質材料特性、流場特性出發，研究微孔結構下氣體流動的基本規律和表征參數，建立高置信度跨尺度多物理場耦合的多孔質氣體靜壓軸承數值模擬方法，分析不同設計參數下軸承靜態承載力、剛度和動態穩定性的作用規律，研究控制軸系迴轉精度的誤差均化機理，建立辨識迴轉誤差的動態因素評價算法，完成對多孔質氣體靜壓軸承靜動態特性的實驗驗證。最終，形成包含多孔質微結構流場特性分析、跨尺度建模與仿真、轉子非線性運動失穩和軸系誤差均化效應的基礎理論體系，為建立超精密、高性能的多孔質氣體靜壓軸承提供理論依據和技術支持。
結題摘要
本課題主要對多孔質材料微觀孔隙特性表征、高置信度數值模擬、迴轉誤差定量求解等基礎理論和分析方法系統深入的進行了探究，準確預測不同條件下多孔質氣體靜壓軸承的靜動態特性。針對多孔質氣體靜壓軸承靜動態特性分析中的關鍵基礎問題，開展了相關的理論分析、數值模擬與實驗測試研究。建立了多孔質材料巨觀滲透性能和微觀孔隙特徵之間的映射關係。基於分形理論、可壓縮氣體守恆方程和Darcy定律，建立了多孔質材料的滲透模型；開展了多孔質氣體靜壓軸承的靜態特性研究，採用有限體積法實現了軸承流體域壓力分布的求解，進而研究了材料特性、幾何參數及工作條件對軸承承載力和靜態剛度的影響規律；搭建軸承靜態特性測試平台，驗證了流體潤滑模型的有效性和數值求解的準確性。開展了氣體靜壓止推軸承的動力學特性研究。基於動態格線技術，建立了多孔質氣體靜壓止推軸承小擾動分析模型，分析了擾動幅值、材料滲透率、氣膜間隙、供氣壓力和軸向偏心率對氣膜動態剛度及阻尼特性的影響規律；基於廣義Maxwell本構模型和牛頓動力學方程建立了軸承系統的動力學分析模型，分析了供氣壓力、軸承負載和節流方式對系統頻譜特性的影響規律； 實現了多孔質氣體靜壓軸承迴轉誤差的定量求解和準確測量。建立了微觀製造誤差的數學表達函式，研究了不同誤差類型及誤差幅值對軸承氣膜內部壓力分布的影響；採用雙向流固耦合方法疊代求解了流體潤滑方程和牛頓第二定律，深入分析了軸承迴轉誤差的動態演化過程及形成機理，研究了製造誤差對多孔質氣體靜壓軸承迴轉誤差的影響規律，實現了軸承納米量級迴轉誤差的準確測量。本課題的研究工作準確表征了多孔質材料巨觀滲透性能與微觀孔隙特徵之間的映射關係，並分析三維重構模型的內流場流動形式與運動規律；有效提高了數值模擬計算的置信度；實現了軸承動力學特性的準確分析；揭示了軸承迴轉誤差的動態演化過程及形成機理，為超精密、高性能多孔質氣體靜壓軸承的設計研製提供了理論依據和技術支持。
