局部多孔質(zhì)氣浮輸運(yùn)系統(tǒng)的建模分析與優(yōu)化研究.pdf

1、隨著科技的快速發(fā)展，以液晶顯示為代表的平板顯示技術(shù)迅速崛起。玻璃基板作為液晶顯示器的一個(gè)基本部件，正朝向大型化、薄型化方向發(fā)展，這也要求其在輸運(yùn)過程中必須采用無摩擦非接觸的方式以確保表面無損傷。傳統(tǒng)的接觸式（滾輪驅(qū)動）的輸運(yùn)方式已經(jīng)無法滿足其發(fā)展的要求。而以多孔質(zhì)作為節(jié)流元件的局部多孔質(zhì)正壓懸浮輸運(yùn)方式憑借其清潔無污染、不發(fā)熱、不生磁等優(yōu)勢，成為非接觸式輸運(yùn)領(lǐng)域的主流。
　　就目前而言，局部多孔質(zhì)氣浮輸運(yùn)系統(tǒng)在大型玻璃基板輸運(yùn)流水

2、線上己經(jīng)有所應(yīng)用，然而，在利用多孔材料作為節(jié)流元件構(gòu)建氣浮非接觸式輸運(yùn)裝置的過程中，制造商們通常是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行方案的設(shè)計(jì)，沒有進(jìn)行基礎(chǔ)的流動解析，亦不了解多孔質(zhì)材料的特性，基于多孔質(zhì)流動規(guī)律的氣膜特性理論模型的匱缺在很大程度上限制了這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展。為指導(dǎo)基于多孔質(zhì)氣懸浮技術(shù)的非接觸式傳輸系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，本課題采用理論分析、數(shù)學(xué)建模、數(shù)值仿真和試驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法，對局部多孔質(zhì)氣懸浮的特性進(jìn)行了系統(tǒng)、深入的研究。本課題的主要研究內(nèi)容包括

3、以下幾個(gè)部分：
　　第一：依據(jù)金屬多孔質(zhì)氣阻流量特性等相關(guān)理論針對固定懸浮高度下的氣膜壓力特性進(jìn)行分析，建立能正確反映其規(guī)律的數(shù)學(xué)模型，通過fluent流體軟件計(jì)算結(jié)果以及結(jié)合相關(guān)試驗(yàn)來驗(yàn)證所建數(shù)學(xué)模型的正確性。
　　第二：引用基于非支配排序遺傳算法(NSGA-II)作為多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，以多孔質(zhì)在氣浮導(dǎo)軌單元中的結(jié)構(gòu)參數(shù)作為優(yōu)化變量，以降低系統(tǒng)耗氣量和提高氣膜承載能力作為優(yōu)化目標(biāo)，對多孔質(zhì)氣浮導(dǎo)軌單元進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，得出最

4、優(yōu)Pareto解集，分析各個(gè)參數(shù)對氣膜特性的影響。
　　第三：設(shè)計(jì)氣膜壓力分布和氣膜承載能力試驗(yàn)方法并搭建試驗(yàn)平臺，分別對依據(jù)傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)的氣浮導(dǎo)軌單元和根據(jù)優(yōu)化所得參數(shù)設(shè)計(jì)的氣浮導(dǎo)軌單元進(jìn)行測試，通過試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證優(yōu)化效果。
　　第四：根據(jù)玻璃基板輸運(yùn)的實(shí)際工況，借助ANSYS workbench有限元分析軟件并結(jié)合氣膜壓力特性的數(shù)學(xué)模型，對局部多孔質(zhì)氣浮導(dǎo)軌單元面積內(nèi)玻璃基板在特定懸浮高度下的形變問題進(jìn)行流固耦合計(jì)算。