作動状態における温度が柔軟構造を持つ静圧ガス軸受の柔軟構造のたわみ変形量、流れ場の流態および安定性に及ぼす影響を研究するために、本論文では柔軟構造を備えた静圧ガススラスト軸受の三次元（3D）モデルを構築した。まず、流体－固体－熱の多物理場連成計算手法を用いて、作動状態における温度変化が静圧ガス軸受の柔軟構造のたわみ量、気膜の流態および気膜の安定性に与える影響を解析した。次に、静圧ガス軸受試験台を設計し、軸受が荷重衝撃を受けた際の振動状況を試験で測定し、その試験結果をシミュレーション解析結果と比較することでシミュレーション計算の信頼性を検証した。計算結果は、環状の柔軟薄板の絞り穴付近のたわみ変形量は温度上昇に伴い増加し、気膜間隙h=12 μmの場合、作動温度T=100 ℃は作動温度T=-20 ℃に比べてたわみ変形量が43％増加したことを示した。他の条件が同じ場合、温度が上昇するに従い気膜内の渦の範囲は徐々に減少し、作動温度が高くなるほど荷重を受けた際の軸受の振動振幅は小さくなった。実験試験結果は、作動温度が上昇するにつれて軸受安定性が高まり、シミュレーション解析結果とほぼ一致することを示した。本研究は、この種の軸受が超精密分野での応用に理論的参考を提供する。

静圧ガス軸受;温度;流体-固体-熱連成;安定性;計算流体力学