微尺度气体润滑的非平衡流效应分析

微尺度气体润滑中,引起微尺度气体润滑压力降低的原因在于润滑流的非平衡流效应。微尺度气体润滑的非平衡流效应不仅会引起壁面气流速度滑移,而且会引起润滑气流热通量的变化。本文首先给出了基于Boltzmann矩方程的微尺度气体润滑模型(矩方程润滑模型);其次,与FK润滑模型和直接模拟Monte Carlo方法的分析结果比较,验证基于矩方程润滑模型的有效性;再次,基于矩方程润滑模型,分析不同轴承数情形下微尺度气体润滑的非平衡流效应。研究表明,随着轴承数的增大,微尺度气体润滑的非平衡流效应增强,表现为壁面速度滑移及热通量均增大。与壁面速度滑移的变化相反,随着轴承数的增大,非平衡流效应引起气膜压力及承载力的变化较小。这一反常现象的原因在于气体的可压缩性。