基于氣旋流的流量放大的懸浮單元的研究.pdf

1、本課題研究了一種具有流量放大功能的新型空氣懸浮單元:氣旋流懸浮單元。氣旋流懸浮單元利用高速旋轉(zhuǎn)氣流所產(chǎn)生的負壓吸入額外的空氣，從而能夠大幅降低耗氣量，在玻璃基板非接觸懸浮傳送的應(yīng)用上可帶來相當可觀的節(jié)能效果。目前，氣旋流懸浮單元的相關(guān)研究仍處于初期階段，因此，深入了解其流場結(jié)構(gòu)和流量放大特性、明確流量放大的內(nèi)在機理對于今后的優(yōu)化設(shè)計和應(yīng)用開發(fā)而言至關(guān)重要。
　　首先，通過實驗研究詳細分析了氣旋流懸浮單元的排氣縫隙處的壓力分布，指出

2、壓力分布曲線與流場之間的聯(lián)系，以及吸入孔對懸浮單元流場的影響。接著，研究了縫隙高度和供給流量對懸浮單元流場、壓力場和吸入流量的影響。此外，還利用流體數(shù)值仿真(CFD)來討論了圓柱腔內(nèi)和縫隙處的流線，速度場和壓力分布情況，明確了氣旋流懸浮單元實現(xiàn)流量放大的基本原理以及吸入孔對懸浮單元各區(qū)域的影響。
　　基于上述的實驗數(shù)據(jù)和流體數(shù)值仿真的工作，簡化了Navier-Stokes方程，并結(jié)合角動量守恒和近壁面經(jīng)驗?zāi)Ｐ?，提出了氣旋流懸浮單?/p>

3、的流場的數(shù)學(xué)模型。與實驗結(jié)果進行對比后可知，該數(shù)學(xué)模型能很好地再現(xiàn)縫隙的速度分布，壓力分布形狀和吸入流量曲線的趨勢;因為忽略了氣流在豎直方向的流動、上下壁面的阻力等因素，所以最終積分得到的壓力數(shù)據(jù)和吸入流量數(shù)據(jù)與實驗值之間存在一定程度的偏差。
　　最后，本論文根據(jù)理論分析結(jié)果，設(shè)計制作了一種結(jié)構(gòu)可變的氣旋流懸浮單元，以此來探究圓柱腔高度、吸入孔直徑等設(shè)計參數(shù)對流量放大效果的影響。實驗研究發(fā)現(xiàn)，圓柱腔過高不利于懸浮單元從外界吸入空氣