答辩公告

学位论文简介

本文基于柔性动压气体轴承设计及工程应用的需求，深入研究了柔性支承可倾瓦气体轴承和波箔型气体箔片轴承这两种柔性动压气体轴承，所取得的创新性成果如下：

（1）首次提出高阻尼柔性支承可倾瓦气体轴承详细的气弹耦合模型，填补了该轴承的理论空白，使得该轴承的理论研究水平达到了能够满足辅助该轴承设计需求的高度。

（2）对高阻尼柔性支承可倾瓦气体轴承的静动态性能进行了预测，分析了轴承静动态特性随不同轴承参数及工作条件的变化规律，为深入理解轴承的静动态特性并进行轴承参数的优化设计奠定了基础。

（3）建立了高阻尼柔性支承可倾瓦气体轴承的非线性预测模型，扩展了该轴承理论模型的适用范围。不同轴承参数和轴承运行条件对轴承-转子系统的非线性响应分析为轴承的设计积累了大量的数据，为轴承各参数设计时需考虑的因素提供了思路，得出了部分轴承参数的优化值。

（4）建立了气体箔片轴承的理论模型并得到了实验验证。设计了气体箔片轴承支承的无油涡轮增压器实验台，建立了实验台轴承-转子系统的转子动力学模型，为后续无油涡轮增压器的开发奠定了基础。搭建了气体箔片轴承支承的无油涡轮增压器实验台，验证了所设计实验台方案的可行性。研究了轴承焊点位置对气体箔片轴承-转子系统动力学性能的影响，为气体箔片轴承的最优安装方式提供了依据。

（5）首次将气体箔片推力轴承和轴向力的影响考虑到气体箔片轴承-转子系统的转子动力学分析中，提出了气体箔片轴承-转子系统的5-DOF转子动力学分析模型，并基于该模型分别在频域和时域内分析了轴向力对轴承-转子系统转子动力学特性的影响。本文提出的5-DOF模型为气体箔片轴承支承的非对称转子系统或承受大轴向力的转子系统的设计提供了分析工具。

主要学术成果

发表论文

[1] Feng K,Liu W H, Zhang Z M, et al. Theoretical model of flexure pivot tilting pad gas bearings with metal mesh dampers in parallel. Tribology International, 2016, (94): 26-38. (SCI)

[2] Feng K,Liu W H, Zhao X Y, et al. Nonlinear numerical prediction of a rotor–bearing system using damped flexure pivot tilting pad gas bearings. Tribology Transactions, 2017, 60(3): 448-459. (SCI)

[3] Feng K,Liu W H, Yu R, et al. Analysis and experimental study on a novel gas foil bearing with nested compression springs. Tribology International, 2017, (107): 65-76. (SCI)

[4]Liu W H, Feng K, Lyu P. Bifurcation and nonlinear dynamic behaviours of a metal mesh damped flexible pivot tilting pad gas bearing system. Nonlinear Dynamics, 2018, 91(1): 655-677. (SCI)

[5]Liu W H, Feng K, Huo Y W, et al. Measurements of the Rotordynamic Response of a Rotor Supported on Porous Type Gas Bearing. Journal of Engineering for Gas Turbine and Power. (Accepted). (SCI)

[6]Liu W H, Kim D J, Feng K. Effect of axial force on rotordynamics of a rigid rotor supported by foil bearings. 2018 ASME Turbomachinery Technical Conference & Exposition, GT2018-76261. (Accepted)

[7]刘万辉,吕鹏,余睿,等.无油涡轮增压器的设计及其实验研究.机械工程学报, 2017.（已接收）

[8] Feng K, Hu J,Liu W H, et al. Structural characterization of a novel gas foil bearing with nested compression springs: analytical modeling and experimental measurement. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 2016, 138(1): 012504. (SCI)

[9] Feng K, Liu Y M, Zhao X Y,Liu W H. Experimental evaluation of the structure characterization of a novel hybrid bump-metal mesh foil bearing. Journal of Tribology, 2016, 138(2): 021702. (SCI)

[10] Li W J,Liu W H, Feng K. Effect of microfabrication defects on the performance of rarefaction gas-lubricated micro flexure pivot tilting pad gas bearing in power mems. Microsystem Technologies, 2017, 23(8): 3401-3419. (SCI)

[11] Feng K, Li W J, Wu S B,Liu W H. Thermohydrodynamic analysis of micro spherical spiral groove gas bearings under slip flow and surface roughness coupling effect. Microsystem Technologies, 2017, 23(6): 1779-1792. (SCI)

发明专利及软件著作权

[1]冯凯，刘万辉，霍彦伟，程苗苗.一种可倾瓦径向气体轴承. ZL 2015 1 0116396.0，2017.（发明专利）

[2]冯凯，霍彦伟，刘万辉，程苗苗.一种径向弹性空气轴承. ZL 2014 1 0515830.8，2017.（发明专利）

[3]冯凯，刘万辉，叶旭，龚涛.可倾瓦动压气浮轴承自动化仿真设计及性能预测软件V1.0，2016SR320213，2016.（软件著作权）

[4]冯凯，刘万辉，龚涛，徐超.空气箔片轴承自动化仿真设计及性能预测系统V1.0，2016SR368589，2016.（软件著作权）