二阶滑移边界对微型气浮轴承稳态性能的影响

考虑微型气浮轴承的尺寸特征,内部气流不再满足连续流的假设,根据Knudsen数可确定内部气流为滑移流．分别利用一阶速度滑移模型和二阶速度滑移模型对连续流的状态方程进行修改,得到一阶滑移流和二阶滑移流机制下修正的雷诺方程．利用有限差分法对连续流、一阶滑移流和二阶滑移流的雷诺方程分别求解,得出相应的承载力和偏位角．经过对比分析,发现采用滑移流模型得到的轴承的稳态力学性能与连续流机制的结果存在较大差异,一阶滑移流与二阶滑移流间的差异随偏心率增加而增加．说明在MEMS环境下必须考虑滑移流效应对微型气浮轴承稳态力学性能的影响．在大偏心率工作状态下,二阶滑移流模型能够得到最好的结果．

一阶速度滑移边界条件下的Stokes第二问题

本文基于分离变量和积分变换方法,针对在微尺度滑移区的Stokes第二问题进行了求解,得到了速度分布的解析解,并进一步得到了穿透深度的表达式.通过分析,发现由于微尺度速度滑移边界条件的影响,速度幅值和穿透深度皆有所减小.在此基础上,对平板受到的切应力、阻尼力和弹性力等进行了分析,结果表明弹性系数和阻尼系数均随振动频率的增大而增大.最后,通过与已有实验结果进行比较,发现基于本文的计算公式得到的器件谐振频率和品质因子与实验测量结果吻合很好.