滑移边界下气膜厚度阶跃变化的阶形板间气体流动
发布时间：2021-03-29 14:18
为进一步研究微尺度下气膜厚度阶跃变化的阶形板间气体流动的相关物理特性,通过代入适用于任意克努森数的新滑移边界条件修正雷诺方程,应用有限体积法迭代求解了阶形板间沿气体流动方向的气膜压力和克努森数分布曲线,沿高度方向的气体流动速度分布曲线,不同环境克努森数下的气膜承载力随速度参数的变化曲线。结果表明:随着气膜间克努森数进入滑流区时,边界速度滑移效应对流体流动特性作用明显,当气膜间克努森数进入过渡区时,一阶滑移与新滑移边界条件间的数值结果产生明显偏差。可知相对于滑移系数固定的一阶滑移边界条件,滑移系数随气膜间克努森数改变而变化的新滑移边界条件,可以更好地描述高度存在阶跃变化即气膜间克努森数跨区域分布的微尺度气体流动。
【文章来源】：科学技术与工程. 2020,20(18)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
阶形板承载力
在流体润滑中为提高动压轴承的相关性能,转子或轴承上可以开有各种形式的槽,以提高轴承在工作过程中产生的动压效应。阶形板模型所产生的气膜压力分布曲线可以看作各种沟槽类动压气体轴承气膜压力分布的一个基本单元。图1为阶形板间的气体流动模型示意图,上板为台阶形平板,下板为平行板。槽区高度为h1,宽度为b1,台区高度为h2,宽度为b2,假定上板固定不动,下板以速度u0沿X轴正方向移动。关于阶形板间的流体流动产生的动压效应可以用流量守恒原则解释是其物理原理,进气端与出气端的流量应该相等,槽区和台区的流量也应该相等。阶形板间气体流速在槽区的分布为斜边内凹的直角三角形,台区为斜边外凸的直角三角形。相应的槽区应存在沿X轴正方向的正压力梯度,台区应存在沿X轴正方向的负压力梯度,在槽台交界处取得压力极值。图1中气体流速分布示意图不考虑滑移边界条件,仅作为阶形板间动压原理分析阐述说明。
因阶形板模型在槽台分界处存在气膜厚度阶跃变化的特性,若要对边界压力极大值进行求解,需应用有限体积法将计算参量转移到有限体积边界,解决气膜厚度存在的奇异变化,具体的求解区域网格点划分形式如图2所示。根据阶形板的几何特性共分为槽区(G),台区(L)和槽台交界处(G-L)三类有限体积单元。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Boltzmann矩方程的扩展速度滑移边界条件[J]. 杨琴,张海军,沈剑英,刘宇陆. 浙江大学学报(工学版). 2017(12)
[2]考虑稀薄效应的页岩视渗透率研究[J]. 孙仁远,雷少飞,张云飞,杨世凯,周秋成. 科学技术与工程. 2015(10)
[3]稀薄气体动力学:进展与应用[J]. 樊菁. 力学进展. 2013(02)
[4]Numerical Analysis of a Spiral-groove Dry-gas Seal Considering Micro-scale Effects[J]. WANG Bing 1,2,and ZHANG Huiqiang 1,2 1 School of Aerospace,Tsinghua University,Beijing 100084,China 2 Beijing 3E Energy Key Laboratory,Tsinghua University,Beijing 100084,China. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2011(01)
博士论文
[1]微纳尺度气流的速度滑移及流动特性研究[D]. 杨琴.上海大学 2015
本文编号：3107685
【文章来源】：科学技术与工程. 2020,20(18)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
阶形板承载力
在流体润滑中为提高动压轴承的相关性能,转子或轴承上可以开有各种形式的槽,以提高轴承在工作过程中产生的动压效应。阶形板模型所产生的气膜压力分布曲线可以看作各种沟槽类动压气体轴承气膜压力分布的一个基本单元。图1为阶形板间的气体流动模型示意图,上板为台阶形平板,下板为平行板。槽区高度为h1,宽度为b1,台区高度为h2,宽度为b2,假定上板固定不动,下板以速度u0沿X轴正方向移动。关于阶形板间的流体流动产生的动压效应可以用流量守恒原则解释是其物理原理,进气端与出气端的流量应该相等,槽区和台区的流量也应该相等。阶形板间气体流速在槽区的分布为斜边内凹的直角三角形,台区为斜边外凸的直角三角形。相应的槽区应存在沿X轴正方向的正压力梯度,台区应存在沿X轴正方向的负压力梯度,在槽台交界处取得压力极值。图1中气体流速分布示意图不考虑滑移边界条件,仅作为阶形板间动压原理分析阐述说明。
因阶形板模型在槽台分界处存在气膜厚度阶跃变化的特性,若要对边界压力极大值进行求解,需应用有限体积法将计算参量转移到有限体积边界,解决气膜厚度存在的奇异变化,具体的求解区域网格点划分形式如图2所示。根据阶形板的几何特性共分为槽区(G),台区(L)和槽台交界处(G-L)三类有限体积单元。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Boltzmann矩方程的扩展速度滑移边界条件[J]. 杨琴,张海军,沈剑英,刘宇陆. 浙江大学学报(工学版). 2017(12)
[2]考虑稀薄效应的页岩视渗透率研究[J]. 孙仁远,雷少飞,张云飞,杨世凯,周秋成. 科学技术与工程. 2015(10)
[3]稀薄气体动力学:进展与应用[J]. 樊菁. 力学进展. 2013(02)
[4]Numerical Analysis of a Spiral-groove Dry-gas Seal Considering Micro-scale Effects[J]. WANG Bing 1,2,and ZHANG Huiqiang 1,2 1 School of Aerospace,Tsinghua University,Beijing 100084,China 2 Beijing 3E Energy Key Laboratory,Tsinghua University,Beijing 100084,China. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2011(01)
博士论文
[1]微纳尺度气流的速度滑移及流动特性研究[D]. 杨琴.上海大学 2015
本文编号：3107685
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/lxlw/3107685.html
