彭宝林，郭良斌

（武汉科技大学机械自动化学院，湖北武汉，430081）

高供气压力下的静压平行圆盘止推气体轴承的气膜入口流速为音速，随着通气截面半径及截面面积的增大，气流的马赫数不断增大，在等熵流中，随着气流马赫数的增大，静压降低，气体止推轴承的承载效率降低[1]。研究表明，通过改变和重新设计流道结构，使气流在气膜入口处的流速降至亚音速，或降低气膜内超音速流的马赫数，可以提高圆盘止推气体轴承的承载力。

本文采用绝热理想气体和在气膜入口处有微小平行段的变气膜厚度模型，根据无彻力定常无黏流旋度保持不变的原理，将圆盘止推气体轴承内的流场简化为在半径和气膜厚度方向上为变量的二维无旋场，推导出气膜间隙内二维无旋场控制方程组[2]及其特征线方程和相容性方程[3]，对特征线方程和相容性方程用差分法离散，用欧拉预估－校正法计算内点[4]，用等间隙气膜内一维超音速流动的解析解进行验算。

1 扩散对称流动控制方程组

变间隙圆盘止推气体轴承结构简图如图1所示。图1中：r1为供气孔半径；r2为圆盘外半径；P＊为供气压力（滞止压力）；T＊为供气总温（滞止温度）；pa为环境背压（环境大气压）；h0为平行段间隙高度常数；rs为平行段最大半径；Vr、Vz分别为气流速度的径向分量和轴向分量。不平行段壁面方程为y＝y（x）。理想气体以音速从气膜入口进入圆盘间隙，在平行段内是一维扩散对称无旋流动，到达不平行段后是二维无旋流动。……