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高压气体球轴承的流场特性研究

刘福强  
【摘要】:随着科技的快速发展,小卫星的姿态仿真研究已成为了现代航天仿真技术的一个重要分支。静压气体球轴承是气浮仿真实验台的关键部件之一,它能够提供3个自由度的运转,对气浮仿真实验台至关重要。全物理仿真具有数学仿真和半物理仿真所不具备的功用,高性能的卫星姿态控制系统是研究长寿命高精度高可靠性的姿态控制系统的必备条件。通过对气体球轴承在高压下的承载力和静态刚度的仿真和实验研究,为进一步设计、制造大型的气体球轴承提供一定的理论指导。本文的主要研究内容包括以下几个方面: 模型的建立及球轴承的流场计算。在网格划分的过程中,在供气孔附近采用纵横比较大的非结构化网格,并且对其区域进行网格密化;而在其它区域采用传统的结构化网格,这样就减少了网格的数量,使得计算效率大幅提高。 仿真计算中得到了供气孔直径、供气孔数量、球窝外包角、供气孔包角、供气压力等不同的结构参数与工况参数与气膜厚度的关系。特别是在高压下对其流场特性进行了仿真的分析,为进一步高压重载下的球轴承的设计、制造提供一定的指导依据。 最后通过仿真数据与实验数据的对比分析,得到了球轴承的制造误差对流场特性的影响规律。


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