直线压缩机用气体轴承及间隙密封特性的数值研究

摘要

随着技术的发展及应用需求,航空航天及军事领域对低温制冷机的长寿命,低噪声,高效率,高可靠性等提出了更为严格的要求。直线压缩机由于具有结构紧凑,运动部件少、体积小、效率高等优点日益受到研究者的关注。直线压缩机长寿命、高可靠性等的关键在于保证其内部的所有运动部件非接触运行。直线压缩机通过板弹簧、气体轴承及间隙密封配合使用,不仅仅实现气缸和活塞之间的非接触润滑运行,还减少润滑油对工质的污染。这一点对于空间用斯特林制冷机和脉管制冷机具有重要意义。本文基于气体轴承润滑理论,对直线压缩机用气体轴承及间隙密封进行了模拟研究,主要内容有以下几个方面:
　　首先,综述了直线压缩机关键技术中国内外研究现状,并在总结现有研究成果的基础上分析目前直线压缩机的研究和应用中存在的问题。在此基础上,提出了本文的研究内容、所依据的理论知识及拟解决的关键问题,同时阐述了本研究工作的主要目的及意义。
　　其次,根据气体润滑理论推导并建立了直线压缩机用气体轴承的数学模型。运用Fluent开展对直线压缩机用气体轴承进行了模拟研究,分析了气体轴承动静态特性并在理论上阐释气体轴承结构参数及运行工况对气承载特性的影响,优化了的气体轴承结构参数及运行条件。
　　然后,研究了直线压缩机间隙密封机理,建立直线压缩机间隙密封的数学模型,分析了影响间隙密封性能的主要因素。针对不同型式的间隙密封,通过参数及运行工况优化,寻求最佳的结构参数,并作出相应的理论阐述,为直线压缩机密封研究提供了相应的参考。
　　最后,针对直线压缩机用气体轴承及间隙密封技术,建立了研究气缸与活塞间气体润滑与间隙密封综合实验的样机模型,并以此来研究气体轴承性能及间隙密封特性,并提出了基本的实验方案、实验标准及测试系统。

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1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 非接触润滑及间隙密封的研究现状

1.3 气体轴承及间隙密封特性

1.4 气体轴承及间隙密封研究的关键问题

1.5 本文主要研究内容

2 直线压缩机用气体轴承特性数值研究

2.1 静压圆柱气体轴承承载原理

2.2 基于Fluent的气体轴承的模型建立

2.3 气体轴承的静态特性分析

2.4 气体轴承的动态承载特性研究

2.5 小结

3 直线压缩机间隙密封特性数值研究

3.1 间隙密封机理特性研究

3.2 不同结构型式间隙密封性能研究

3.3 不同结构参数下间隙密封性能研究

3.4 工况参数对泄漏量的影响

3.5 小结

4 气体轴承及间隙密封的实验方案研究

4.1 实验系统方案设计

4.2 综合性能测试的实验方案研究

4.3 小结

5 全文总结与展望

5.1 全文工作总结

5.2 对下一步工作的展望

致谢

参考文献

附录一 硕士期间发表论文

附录二 硕士期间参与课题