可以表示为，其中是系统综合能耗，是风扇功率，是牵引电动机功率，是空气流量，是空气室压力，和分别是传送带的运行阻力和运行速度。在实验中，当孔径为，孔间距大于，孔径为或，孔间距为时，空气成膜困难。图显示了不同孔径和孔间距情况下系统综合能耗和平均空气膜厚度的曲线。从图可以看出，随着平均空气膜厚度增加，系统综合能耗在第次还原后增加。因此，我们可以得到不同孔径情况下所具有稳定载荷的气垫带式输送机能量消耗最小，如表所示。结论本文通过实验研究了气垫带式输送机在稳定载荷下的气膜形成行为，并与实验结果进行了理论计算比较。可以得出以下结论。表不同孔径情况下的最小综合能耗稳定荷载气垫带式输送机的主轴承面积模型为楔形间隙流动模型。在同等有效功率情况下，单排孔的孔排列优于三排孔和梅花孔。对于负荷稳定的气垫带式输送机，随着气流速率的增加，气膜厚度逐渐变大延长的稳定承载面积使得空气膜形成更稳定。对于负载稳定的气垫带式输送机，边缘平均气膜厚度增大，运行阻力减小，趋于稳定值，空气流量，气室压力和有用功率线性增加。利用最小的综合能耗，优化的孔排列为孔径为，孔间距为的单排孔。这项工作得到了中国国家自然科学基金拨款号和和北京自然科学基金拨款号的部分支持。,,,,,,,,,,,,,拟槽与输送带之间的气膜压力是气垫带式输送机运行良好的关键。基于模块的数值模拟研究了气膜压力分布的调节。模型的基础上模型基础,是基于实验台。槽半径，带宽，最大槽位置角。根据后续实验数据，选择空气膜的中心厚度，出空气膜厚度。输送带的位置由基于和的三个点确定。孔分布是具有孔直径的单排孔，孔间距为。网格和指定的边界类型数值模拟使用四面体和棱镜的类型来对模型进行网格化。边界类型规定如下孔隙入口静压为，气垫两侧出口压力为，前，后表面为对称面，重力加速度为，流体介质在时设定为空气。具有指定边界的气垫模型如图所示和分别是输送带的宽度和长度方向。控制方程和解法因为气垫的压力和速度小，所以空气可以被认为是不可压缩的流体并且其密度是恒定的。因此，控制方程采用不可压缩流体的方程。求解方法采用解耦解法。选择标准的ε模型作为湍流模型。我们选择残余曲线作为监视器窗口来观察迭代和隔离求解器的过程。仿真结果分析气垫的压力轮廓如图所示。图具有指定边界的气垫模型。图气垫的压力轮廓。我们可以看到，沿着输送带在长度方向上的压力变化很小。因此，我们通过孔中心在宽度方向上选择条折线来研究空气膜压力分布。折线的压力分布示于图中。折线的空气膜压力关于孔的中心几乎对称。孔附近出现大的压力波动。对于长距离，空气膜压力对于轴承负载保持稳定的值，并且其开始在空气膜的边缘下降。实验台的误差分析由于外部环境因素和实验方法和实验装置的不足，测量值与真值不同，即误差。误差分析和有效的方法来处理误差可以确保实验数据的可靠性。因此，误差分析是非常必要的。随机误差分析随机误差由传感器随机生成，我们以固定频率运行实验台，收集空气膜压力，空气室压力，空气膜厚度和空气流速的数据。时间为，采样周期为。随机误差曲线如图所示。算术平均值，方差和标准偏差的统计结果如表所示。从表可以看出，标准差很小。因此，传感器的随机误差非常小，并且数据是精确的。根据误差理论，通过重复收集实验时间和平均处理可以减少随机误差。系统误差分析实验台采用控制风量。图折线的气膜压力。图随机误差曲线。空气膜压力气室压力空气膜厚度空气流速。表随机误差统计我们以固定的空气流速为运行实验台，并收集空气膜压力，空气膜厚度，空气室压力和空气流速的数据。时间为，采样周期为。系统这些因素都会影响模拟结果与实验数据的致性。因此，在模拟和实验的曲线之间存在些差异。在理论和实验分析中，我们只考虑稳定载荷区域，忽略了气垫孔隙和出口压力波动的影响。然而，在数值模拟中，边界条件包括在理论和实验分析过程中忽略的那些条件。因此，在模拟软件产生的曲线上有些波动。与模拟曲线相比，理论和实验的拟合曲线更平滑。模拟的压力轮廓显示，沿输送带的气膜压力在长度方向变化很小，这与实验数据致。因此，数值模拟为实验提供了些指导。不同流动条件下的空气膜厚度分布曲线如图所示。空气膜厚度的分布不对称。随着流量增加，空气膜厚度增加，空气膜形成变得更好。空气膜厚度优化实验随着空气流量的增加，空气膜压力和厚度增加，输送带的运行阻力减小，空气膜稳定性更好。然而，当空气流速增加时，系统能量消耗也将大大增加。因此，必须优化空气膜厚度。由于中心处的空气膜厚度远大于边缘处的边缘，并且传送带的边缘是主要磨损区域，因此在该实验中将带边缘上的平均空气膜厚度作为独立变量。在实验中，孔径为，孔间距为。平均空气膜厚度范围为至，间隔为。收集气室压力，气流速度，气膜压力和运行阻力等数据。实验数据如表所示，其中，为有效功率，为空气流量，为气室压力。表中的数据所示的曲线示于图中。当平均空气膜厚度小时，运行阻力大。随着平均空气膜厚度增加，行驶阻力迅速减小。当平均空气膜厚度为以上时，行驶阻力降低并且基本上保持恒定。气垫带式输送机的摩擦系数为，满足的要求。随着平均气膜厚度的增加，空气流量，气室压力和有用功率线性增加。因此，优化的边缘平均空气膜厚度为。图不同流量下的空气膜厚度曲线。单排孔隙排列优化实验孔的布置决定了气垫带式输送机的运行效果。孔排列优化实验表明，在同等有效功率情况下，单排孔的空气膜形成优于三排孔和梅花孔。综合能量消耗作为目标函数，在本实验中优化孔隙布置。孔隙直径从延伸到，间隔为。孔间距从增加到，间隔为。对于每个孔布置，边缘平均空气膜从增加到，间隔为。收集输送带的空气流量，气室压力和运行阻力的数据。表空气膜厚度优化的实验数据图差曲线如图所示。算术平均值，方差和标准差的统计结果如表所示。实验中的系统误差包括的静态波动和控制延迟。系统的标准偏差非常小。因此，系统误差对实验数据影响不大。上述误差分析表明实验台的误差小，误差对实验数据影响不大。因此，实验数据可靠。气垫场的实验分析孔隙布置优化实验在这个实验中，我们分析和比较空气膜压力和厚度与单行，三行和梅花在相等有用功率条件下的孔分布模式。如图所示，单列孔是以等间距排列在槽中心位置的列孔。如图所示，三排孔是布置在槽中心处且具有等间距的对称位置的三排平行孔。如图所示，梅花孔是以等间距排列在槽中心的三排相互交错的孔。空气膜压力和厚度数据由布置在传送带中的压力和位移传感器获得。在误差处理之后，空气膜压力和厚度曲线分别在图和中示出。从图中可以看出，单排孔隙的气膜压力和厚度大于主轴承区域的三排孔隙和梅花孔隙的气膜压力和厚度。三排孔隙的空气膜压力波动较大，这对稳定运行是不利的气垫带式输送机。因此，单行孔比具有相等有用功率的三行孔和梅花孔更好。因此，后续的实验研究集中在单排孔排列的空气膜形成行为。空气膜压力和厚度分布的实验在本实验中，我们收集和流量的单排孔的空气膜压力和厚度数据。由于空气膜的分布关于孔中心对称，我们只需要在以孔为中心的区域中收集数据。具有不同流动的空气膜压力表面示于图中和分别是传送带的宽度和长度。图系统误差曲线。空气膜压力气室压力空气膜厚度空气流速。图孔分布图。单排孔三排孔梅花孔。图空气膜压力曲线。不同流动情况下的空气膜压力在孔附近的小区域中大幅波动，并且沿着输送带的长度方向几乎不变化。随着流量的增加，沿着输送带的长度方向的空气膜压力波动减小。在不同流动情况下沿输送带宽度方向的气膜压力分布曲线如图所示。随着流量的增加，负荷区的气膜压力增加，高压承载面积增大，气垫更稳定。因此，流动对空气膜形成有很大影响。实验空气膜压力数据与等式中的理论分析进行比较和数值模拟如图所示。图不同流量的气膜压力表面。流量流量流量流量。图不同流量下的气膜压力曲线。图理论分析，实验数据和数值模拟的曲线。我们可以看到，实验压力曲线与理论曲线致。因此，稳定承载面的数学模型是间隙流模型。数值模拟的几何模型由三个点建立。气垫的中心厚度和流出厚度受实际载荷分布的影响。气垫厚度实际上不完全对称，所为气垫是楔形缝隙流模型。通过在理想条件下的数值模拟获得孔隙布置的设计理论。在参考文献中分析了压力和空气膜厚度的分布。基于软件对气垫流场进行数值模拟，分析结果与理论计算结果进行比较。参考文献通过实验研究了气垫场。得到气垫流场速度和压力的分布。和研究了气垫带式输送机的孔隙布置形成稳定的空气膜。然而所有上述关于气垫带式输送机的研究主要集中在理论研究和数值模拟。实验研究仅用于楔形理论的验证，过去的研究成果不能完全反映稳定空气膜中压力或厚度的分布。事实上，它们对于形成稳定的空气膜是非常重要的。在本文中，基于气垫带式输送机的理论分析和数值模拟开发了智能实验台。相关实验基于实验台完成。本文还获得了三维空气膜压力和沿输送带宽度方向的空气膜厚度的分布。综合能耗模型用于优化边际平均空气膜厚度和孔隙分布的实验。智能实验台实验台主要用于测量气垫压力和气垫厚度。它可以改变孔径和节距，从而可以优化气垫带式输送机的孔隙排列。实时测量空气膜厚度，风扇流量和气室中的压力。当皮带稳定运行时，牵引力的测量可以为气垫带式输送机的节能分析提供数据。实验台的整体布局如图所示，平台的整体布局如图所示，膜压力传感器和皮带上的位移传感器如图所示组装。传感器用于测量气膜压力和厚度。图实验台布局实验台布局传感器布局。图显示了气垫带式输送机智能实