为了提升多孔质气体静压止推轴承的刚度及精度稳定性,对作用面面型为平面、微米凹面的多孔质气体静压轴承作对比研究。用Gambit和Fluent软件进行建模和仿真分析,并以平面、1.5和3μm两种凹槽深度为参数,研究凹槽深度对多孔质气体静压止推轴承承载力及刚度特性影响。仿真及试验结果对比分析表明:气膜厚度1~20μm,承载力及静态刚度随凹槽深度变大而增强;精密车削与研磨加工工艺对微米级凹槽刚度及稳定性影响较大,凹槽形状误差易引起气锤现象。

目前,大型气浮平台均采用花岗岩平台拼接而成,平台拼缝会对实验效果产生一定影响。针对上述问题,以微孔节流气体静压轴承运动中经过平台拼缝时的时变特性为研究对象,建立微孔节流止推轴承物理模型,并使用CFD软件与UDF相结合的动网格技术实现轴承跨越平台拼缝的动态过程仿真,研究不同气膜厚度、进气口压力、平台拼缝位置对轴承承载力和压力分布的影响。结果表明:当平台拼缝到达微孔分布圆附近时承载力急速下降,且平台拼缝到达轴承中心时承载

利用CFD流体计算软件对气体静压轴承三维内部流场进行数值模拟与分析。在计算中采用了湍流(Realizable K-ε)计算模型,利用计算结果对气体静压轴承的性能进行分析,得出了承载力随着转速的增加而明显的变大;在节流孔附近湍流效果明显,远离节流孔流场逐渐恢复层流;同时通过对节流小孔附近的截面的压力和马赫数分析,得出了在节流孔附近存在着超音速现象,对轴承的稳定性有一定影响,并且通过节流孔附近的压力分布以及承载力与转速的关系,得出了转速对静压轴承的静特性影响不可忽略。

针对径向节流小孔静压轴承静态分析的局限性，提出了采用大涡模拟（LES）分析静压轴承节流孔附近流场在相邻时刻之间的变化形式，同时通过分析节流孔附近不同位置周向流场变化情况，得到节流孔附近的涡动和涡线随着时间变化的分布图;分析特定位置上的各个参数变化，得出压力参数与速度、马赫数以及涡量变化的关系;最后得出各个参数的波动性对气体静压轴承的振动性有一定关系的结论。

为分析气体静压轴系的误差均化机理,将气体静压轴系径向节流孔所在截面简化为平面汇交力系,与边界约束条件一起构成误差方程,并据此求解了典型条件下的误差均化系数,为进一步建立精确的数学模型和仿真分析提供了必要基础.