王莉娜，刘波，张君安

(西安工业大学 机电工程学院，西安 710032)

弹性均压槽气体静压止推轴承具有高刚度、高精度、高清洁度及低摩擦阻力等特点，在数值仿真中[1-2]，为简化模型，常忽略壁面粗糙度对气体轴承性能的影响，且认为模型出口处的压力为0.1 MPa，这些假设可能引起一定的误差。

因此基于有限体积法的流体动力学软件fluent，对气膜出口处流域进行了仿真计算，并采用层流和湍流模型进行对比。由于气体轴承的工作表面不可能绝对光滑，所以在采用湍流模型仿真的过程中，对壁面粗糙度进行了设置，使仿真结果更趋向于真值。

1 物理模型与仿真模型的建立

1.1 物理模型

含有弹性均压槽的矩形气体静压止推轴承如图1所示，该气体轴承由滑块本体和弹性薄板组成，弹性薄板上的矩形跑道即为弹性均压槽，含有弹性均压槽的气体轴承可以显著提高轴承的刚度及工作稳定性[1,3]。

1—节流孔；2—滑块本体；3—气腔；4—弹性薄板；5—进气孔；6—上顶盖

1.2 fluent仿真模型的建立

1.2.1 二维层流模型的控制方程

根据边界层的特性，对连续性方程和N-S方程(Navier-Stokes Equations)进行简化，得到适合层流边界层内流动的基本微分方程为

式中：u,v为速度矢量沿着x,y轴的速度分量;p为压力。其边界条件为：在y=0 处，u=v=0;在y=δ处,u=v(x)。

1.2.2 二维湍流模型的控制方程

湍流模型很多，在此采用单方程(Spalart-Allmaras)模型，在各向同性的前提下，其二维微分表达式为

2 网格划分与边界条件的设置

2.1 仿真区域

用fluent仿真时，使用前处理软件gambit建立网格模型(图2)，该模型主要分析从弹性均压槽的位置至气体轴承边缘这部分区域气膜压力分布情况。……