[发明专利]一种获取三浮陀螺仪动压马达气膜特性的相似性方法

权利要求书

1.一种获取三浮陀螺仪动压马达气膜特性的相似性方法，其特征在于实现步骤如下：

步骤一、准备工作：分析三浮陀螺仪动压马达的工况条件、外形特征及内部结构特点，获得动压马达的结构尺寸参数；

步骤二、建立原模型与相似模型流体雷诺方程：建立描述动压马达内部气体流动的原系统模型的雷诺方程与相似后系统模型的雷诺方程，从而确定两系统的相似准数以及各物理量的相似比；

步骤三、计算相似准则、物理量的相似比值：根据步骤二建立的方程，对于流体的一般流动，两系统相似还需要满足其他一般相似准数，包括雷诺数Re、欧拉数Eu、马赫数Ma、韦伯数We、弗劳德数Fr和斯特劳哈尔数Sr，根据这些相似准数，确定流体密度、流体粘度、流体速度、流体压强、润滑间隙相似前后的数值比例关系；

步骤四、计算相似模型结构参数：根据步骤一获得的三浮陀螺仪动压马达工况条件及结构，确定动压马达相似模型需要放大的结构尺寸参数比例；

步骤五、建立相似后的仿真模型：根据步骤三获得的流体密度、流体粘度、流体速度、流体压强、润滑间隙的相似比数值关系以及放大比例后的结构尺寸参数，确定动压马达相似模型的各物理量具体数值。

步骤六、求解计算：根据步骤四确定的相似模型运用ANSYS/WB中的CFX模块开展数值计算仿真，从而获得动压马达间隙内气体的动力特性。

2.根据权利要求1所述的一种获取三浮陀螺仪动压马达气膜特性的相似性方法，其特点在于：所述步骤二中，运用相似性准则，根据原动压马达系统模型的雷诺方程建立相似模型的雷诺方程；原动压马达系统气体流动的雷诺方程为

相似后的系统的气体流动的雷诺方程为

其中，

式中λ为两系统中各物理量的相似比，ρ为流体密度，μ为流体粘度，u为流体速度，h为润滑间隙，p为流体压强。分别为括号中各项对自变量x与y的偏导数。

3.根据权利要求1所述的一种获取三浮陀螺仪动压马达气膜特性的相似性方法，其特征在于：所述步骤三中，对于半球型马达的动压润滑问题，其不存在两相流体的表面张力，可不考虑We；为定常流动，可不考虑Sr；忽略重力影响，可不考虑Fr；边界条件λu＝1，Ma自满足；气体出、入口为开放压力边界，Eu自满足；因此只剩Re相似准数还需满足：

由此确定各物理量的相似比：

λ_p＝1；λ_u＝1；

4.根据权利要求3所述的一种获取三浮陀螺仪动压马达气膜特性的相似性方法，其特征在于：所述步骤四中，根据动压马达工况条件和结构特征需要对其润滑间隙进行尺寸上的放大，设定润滑间隙的放大比例为λ_h。

5.根据权利要求4所述的一种获取三浮陀螺仪动压马达气膜特性的相似性方法，其特征在于：所述步骤五中，根据设定的润滑间隙的放大比例λ_h以及各无量的相似比可以得到动压马达相似模型的各物理量数值为：

h'＝λ_hh；p'＝p；u'＝u；

6.根据权利要求5所述的一种获取三浮陀螺仪动压马达气膜特性的相似性方法，其特征在于：所述步骤六中，将相似后的三维模型导入到ANSYS/WB软件中，运用CFX模块设定转子表面转速ω’，设置气体入口和出口为开放边界，其余表面设置为无滑移壁面，同时根据各自相似比给定流体粘度μ’和密度ρ’。对仿真模型进行计算，设定收敛判据为RMS1E-5，得到计算结果，在CFX-POST模块获取动压马达间隙内气体的速度场分布以及气流流动对于壁面产生的力与力矩。