小型线性压缩机静压气体轴承的模拟分析

梁天晓，陈 曦，洪 昊，赵千祥

（上海理工大学能源与动力工程学院，上海 200093）

0 引言

随着技术的发展，线性压缩机技术的应用逐渐从军工、航天等领域转向民用领域，应用范围不断扩大[1]。线性压缩机采用直线电机驱动、板弹簧支撑、间隙密封等先进技术，具有结构紧凑、质量轻、无油、运动部件少、可靠性高、低噪音、低震动、不易磨损、寿命长等优点[2]，特别是其采用静压气体轴承弥补了柔性板弹簧刚度不足的缺点，减小了摩擦，提高了寿命[3]。

气体轴承利用气体做润滑剂，在轴与轴套之间形成气膜，是避免接触面和静止面直接接触的理想支撑元件，具有低摩擦、无污染、回转精度高，能在低温和高温工况下工作等特点[4]。

由于气体轴承的优良性能，国内外对气体轴承都有相当多的研究。Kuo等[5]对在L-3型斯特林循环制冷机中使用气体轴承技术进行了可行性分析。Renn等[6]通过CFD模拟及实验的方法，验证了气体轴承小孔的质量流量特性与理想喷嘴的质量流量特性存在差异。Deb等[7]数值求解了静压气体轴承的雷诺方程，获得了轴承刚度、阻尼和临界频率等参数随旋转频率的变化情况。Maamari等[8]提出了一个包含流固耦合的动力学模型，并通过实验验证了该模型，在保证正阻尼的前提下，使轴承刚度提升了三倍。孔中科等[9]利用气体轴承技术，国内首次研制成功了小型化气体轴承斯特林制冷机。李海宁等[10]利用CFD数值模拟软件分析了静压气体轴承的结构参数及进出口压力对气体轴承承载力及耗气量的影响。……