動壓軸承流固界面非一致滑移流動分析方法及分布特征

張鏡洋，陳哲，呂元偉，孫義建，張靖周，陳衛東，3，羅欣洋

1.南京航空航天大學 航天學院，南京 211106

2.南京航空航天大學 能源與動力學院，南京 210016

3.南京航空航天大學 機械結構力學及控制國家重點實驗室，南京 210016

4.南京機電液壓工程研究中心 航空機電系統綜合航空科技重點實驗室，南京 211106

非接觸式動壓氣體軸承具有輕質、低摩阻、無油污染等優勢，作為轉子支撐機構可大幅提高高速旋轉機械的極限轉速和功重比，在制冷透平、沖壓渦輪、冷卻風扇、小型渦輪發動機等航空航天旋轉機械上具有突出的應用優勢［1-4］。以大預緊力裝配和高溫涂層為特征的第四代多葉波箔動壓氣體軸承顯著改善了承載性能和極端工況下的運行穩定性［5］。該類軸承利用轉子與流體間粘性剪切力驅動氣體周向流動，在變截面微間隙內形成動壓壓縮效應而提供承載。動壓氣體軸承轉靜間隙氣膜流動為典型的“泰勒-庫特”流動［6］。由于氣膜流動間隙尺度小（10?6m 量級）、轉子轉速高（105r/min 量級）、剪切效應強，氣膜流動達到滑移流范疇［7］。在稀薄效應和強剪切復合作用下，微尺度間隙內會發生近壁面氣體界面滑移現象。由于界面滑移與環楔形間隙承載氣膜壓力分布強相關，軸承承載等核心性能對其極其敏感，動壓氣體軸承間隙內氣固界面滑移機制及其對軸承性能的影響成為該領域當前的研究熱點。

眾多研究者相繼利用滑移速度模型和極限剪應力模型等對動壓氣體軸承間隙氣膜滑移流動開展研究。……