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一种多孔质石墨渗透系数测量方法的研究

机械强度 2011年第1期33卷 50-54页

作者：吴定柱陶继忠中国工程物理研究院机械制造工艺研究所四川绵阳621900

在考虑气体的可压缩性和气体在多孔介质里的流动存在惯性损失的前提下,给出一种测量多孔质石墨渗透系数的方法。在自行设计的测试系统上进行实验,测量得出供气压力与体积流量和流速的对应关系,并计算求得多孔质石墨的渗透系数。采用该... 详细信息

在考虑气体的可压缩性和气体在多孔介质里的流动存在惯性损失的前提下,给出一种测量多孔质石墨渗透系数的方法。在自行设计的测试系统上进行实验,测量得出供气压力与体积流量和流速的对应关系,并计算求得多孔质石墨的渗透系数。采用该方法计算得出在渗透系数取实验值时供气压力与体积流量和流速的对应关系,与实验测量结果具有很好的一致性,证明该方法的正确性。

关键词：多孔质气体静压轴承多孔石墨渗透系数

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多孔质气体静压止推轴承关键技术研究

多孔质气体静压止推轴承关键技术研究

作者：吴定柱中国工程物理研究院

学位级别：硕士

气体静压轴承是精密、超精密设备中的重要部件之一,具有精度高、无摩擦、无污染等优点。随着精密、超精密技术的飞速发展,对气体静压轴承的刚度、精度及稳定性的要求也不断地提高。与传统的小孔节流相比,多孔质节流具有高承载力、高刚... 详细信息

气体静压轴承是精密、超精密设备中的重要部件之一,具有精度高、无摩擦、无污染等优点。随着精密、超精密技术的飞速发展,对气体静压轴承的刚度、精度及稳定性的要求也不断地提高。与传统的小孔节流相比,多孔质节流具有高承载力、高刚度和高阻尼等优点,且已经受到国内外学者的关注。其中,多孔质材料渗透系数的测试方法及多孔质气体静压轴承性能的数值计算方法和测试方法是研究的难点。本文针对这一前沿课题展开研究工作,旨在探索多孔质材料渗透系数的测试方法和研究多孔质气体静压轴承静态性能的数值计算和测试方法。主要内容如下：(1)本文在考虑气体的可压缩性和气体在多孔质材料中的流动存在惯性损失影响的前提下,建立各向同性多孔质材料渗透系数的数学模型,提出了一种各向同性多孔质石墨渗透系数的测试方法。设计了一套实验装置,测量不同供气压力下的体积流量,计算得到多孔质石墨试件的渗透系数,并通过实验验证了该测试方法的可行性。(2)本文从流体三维流动的基本控制方程出发,结合气体静压轴承实际工作情况,在一定的基本假设前提下,分别研究了全多孔质气体静压止推轴承和局部多孔质气体静压止推轴承静态性能的计算模型。(3)本文应用基于有限体积法的FLUENT软件,依次对全多孔质节流和局部多孔质节流气体静压止推轴承进行了三维数值模拟计算,分析了轴承节流器的结构参数、多孔介质的特性参数以及工况参数对轴承静特性的影响,得出了相应的承载力、静态刚度和气体消耗量随气膜间隙变化的曲线,并提出了几点关于这两种不同节流形式气体静压止推轴承设计的建议。(4)本文自行构建了气体静压止推轴承性能测试平台,分别对全多孔质石墨气体静压止推轴承、局部多孔质气体静压止推轴承和小孔节流气体静压止推轴承的静态性能进行了测试研究,并与数值计算结果进行了对比分析。实验结果与数值计算结果吻合较好,验证了数值计算方法的准确性。当供气压力为0.5MPa,多孔质材料其粘性渗透系数为7.877×10-15m2、厚度为10mm、直径为45mm、气膜间隙为3μm～5μm时,全多孔质气体静压止推轴承的最大静态刚度超过70N/μm。与具有相同工作面积的局部多孔质气体静压轴承和小孔节流气体静压轴承的测试结果相比,全多孔质气体静压轴承具有更高的静态刚度,具有很好的应用前景。本文通过数值计算分析和实验研究,对多孔质石墨渗透系数的测试方法和气体静压止推轴承静特性进行探索,为多孔质石墨气体静压止推轴承的应用提供了技术支持。

关键词：多孔质气体静压轴承粘性渗透系数静态性能有限体积法多孔质石墨

气体静压止推轴承静态性能的数值仿真与实验研究

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润滑与密封 2010年第3期35卷 53-56,61页

作者：吴定柱陶继忠中国工程物理研究院机械制造工艺研究所四川绵阳621900

应用Fluent软件对小孔节流气体静压止推轴承进行了三维流场的模拟计算,分析了节流孔孔径、节流器工作面积、气源供气压力等因素对气体静压轴承性能的影响。结果表明:止推轴承的承载能力随着节流孔直径的增大而增大,在气膜间隙较小时,刚... 详细信息

应用Fluent软件对小孔节流气体静压止推轴承进行了三维流场的模拟计算,分析了节流孔孔径、节流器工作面积、气源供气压力等因素对气体静压轴承性能的影响。结果表明:止推轴承的承载能力随着节流孔直径的增大而增大,在气膜间隙较小时,刚度随着节流孔孔径增大而减小,在气膜间隙较大时,刚度随着节流孔孔径的增大而增大;在保证加工精度的前提下,增大节流器工作面尺寸,以及在保证气源供气连续的前提下,增大气腔供气压力,都可以显著地改善止推轴承的静态性能。在自行研制的实验平台上进行气体静压实验,实验结果与数值模拟计算结果具有较好一致性,证明了将该数值计算方法的可行性。

关键词：空气静压轴承有限体积法静态特性

基于FLUENT的气体静压轴承数值仿真与实验研究

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机械设计与制造 2010年第5期 150-151页

作者：吴定柱陶继忠中国工程物理研究院机械制造工艺研究所绵阳621900

应用基于有限体积法的计算流体动力学软件FLUENT进行数值模拟,对影响气体静压止推轴承静态性能的相关因素进行了分析研究,并给出了相应的变化曲线。在自行研制的实验平台上进行气体静压实验,实验与数值模拟计算的结果取得了较好的一致性... 详细信息

应用基于有限体积法的计算流体动力学软件FLUENT进行数值模拟,对影响气体静压止推轴承静态性能的相关因素进行了分析研究,并给出了相应的变化曲线。在自行研制的实验平台上进行气体静压实验,实验与数值模拟计算的结果取得了较好的一致性,证明了将该方法应用在气体润滑领域的可行性,也为进一步改进小孔节流气体静压止推轴承的设计和改善、提高其性能提供了理论依据。

关键词：空气静压轴承有限体积法静态特性

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空气静压立式主轴静态性能分析

润滑与密封 2010年第8期35卷 47-50,53页

作者：夏欢陶继忠吴定柱中国工程物理研究院机械制造工艺研究所四川绵阳621900

介绍空气静压主轴静态性能仿真分析原理,构建静态性能的测试平台,测量立式空气静压径推联合轴承的静态性能,并分析测量过程中的误差影响。实验结果与数值仿真结果基本一致,表明数值仿真的计算结果比较理想而且稳定,证明将该方法应用在... 详细信息

介绍空气静压主轴静态性能仿真分析原理,构建静态性能的测试平台,测量立式空气静压径推联合轴承的静态性能,并分析测量过程中的误差影响。实验结果与数值仿真结果基本一致,表明数值仿真的计算结果比较理想而且稳定,证明将该方法应用在空气静压主轴静态性能预测的可行性。

关键词：空气静压主轴径推联合轴承数值仿真静态性能

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高精度空气静压转台优化设计

机械设计与制造 2014年第5期 230-232,236页

作者：夏欢陶继忠吴定柱中国工程物理研究院机械制造工艺研究所四川绵阳621900

在分析空气静压轴承工作原理的基础上,通过理论分析及计算确定了空气静压转台的尺寸,并设计了空气静压转台。为了提高空气静压转台的静态性能,分别研究了其结构参数中的节流孔分布为双排8孔和12孔两种情况;节流孔孔径为0.1mm、0.15mm和0... 详细信息

在分析空气静压轴承工作原理的基础上,通过理论分析及计算确定了空气静压转台的尺寸,并设计了空气静压转台。为了提高空气静压转台的静态性能,分别研究了其结构参数中的节流孔分布为双排8孔和12孔两种情况;节流孔孔径为0.1mm、0.15mm和0.2mm三种情况;节流孔距端面距离10mm和15mm两种情况。通过分析结果确定其结构参数中节流孔分布双排12孔、节流孔孔径为0.1mm、节流孔距端面距离15mm,再配合适当的气膜间隙,有助于提高空气静压转台的承载力和刚度,消除加工装配误差的影响。

关键词：空气静压转台静态性能数值仿真结构优化