负压吸附式气浮平台运载单元的设计与优化

摘要

随着液晶显示技术的发展，大尺寸液晶显示屏的传输和在线检测也越来越受到人们的重视。传统方式已不能满足生产的实际需求，自第7代生产线以后，均采用无接触气浮传输和检测平台对平板进行传输和检测。
　　按照供压方式的区别，气浮平台分为正压空气平台和负压吸附式气浮平台。后者具有正负压交错布置的出口，因此，与前者相比，压强在气膜的分布更加平稳，更适合应用于液晶显示屏表面缺陷（精度为1μm）的在线检测系统。
　　文中建立起负压吸附式气浮平台的流域模型，由于气浮特性与气浮平台的工作条件和本身的结构参数密切相关，通过数值模拟，得到气浮台相关结构的理想参数，从而保证负压吸附式气浮平台气膜间隙的高稳定。利用CFD(Computational Fluid Dynamics)技术进行划分网格和仿真计算，经过后处理，观察流域中压强、速率、质量流量及承载力的大小，然后改变气源压力（正压和负压）及几何参数的大小，探究流体静态特性的变化规律。得出结论:气源压力、节流孔径、节流管高度、气膜厚度，对气体静态特性均有不同程度的影响，气膜内的承载力与正压变化成正比，与负压和气膜厚度变化成反比，节流孔和节流管的微小变化对静态特性的影响不明显。流域中最大的压降位置是折线形的节流弯道处，并且气体达到气膜前，压强大小保持稳定;进出口质量流量保持守恒，并且负压出口占进口的35％左右，其余流入大气。并与正压空气平台比较得出:负压吸附式气浮平台气膜内的压强分布更加均匀，流速更加平缓，获得的气膜更加平稳。最后在形成的系统型原理样机进行试验，气膜间隙的稳定性达到0.05μm。
　　论文中模拟的结果对指导气浮平台的结构设计有积极的作用，但由于影响其特性的因素还很多，例如折线弯道的角度，正负压孔的排列方式等，因此，如何得出最优化的结果还需要进行大量的研究和实验。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的研究背景与意义

1．2 气浮平台的发展、国内外现状及应用

1．2．1 气浮平台的发展

1．2．2 气浮平台的国内外研究近况

1．3 研究的主要内容

1．4 本章小结

第二章 负压吸附式气浮平台的理论基础

2．1 气体润滑的基本原理

2．1．1 连续介质假设的提出和使用条件

2．1．2 流体的基本物理特性

2．1．3 流体运动学的基本描述

2．1．4 流体运动的基本方程

2．2 负压吸附式的原理与计算

2．2．1 节流器及润滑气体的流动特性

2．2．2 负压吸附式气浮平台的工作原理及气膜流动的简单估算

2．3 本章小结

第三章 负压吸附式气浮平台模型与网格划分

3．1 负压吸附式气浮平台运载单元模型构建

3．1．1 负压吸附式气浮平台运载单元整体模型

3．2 有限元网格的划分

3．2．1 ICEM CFD简介

3．2．2 负压承载单元非结构网格部分划分

3．2．3 负压承载单元结构网格部分划分

3．3 本章小结

第四章 负压吸附式气浮平台的CFD仿真及分析

4．1 流体研究方法

4．2 CFX仿真

4．2．1 负压吸附式气浮平台计算条件的设定

4．2．2 负压吸附式气浮平台的CFX数值求解

4．3 负压吸附式气浮平台的后处理分析

4．3．1 气流轨迹

4．3．2 压强分布

4．3．3 速率分布

4．3．4 承载力和质量流量

4．4 网格无关性验证

4．6 本章小结

第五章 工作条件和结构参数对气浮特性的影响

5．1 气源压力(正压)的影响

5．1．1 压力的比较

5．1．2 速率的比较

5．1．3 承载力和质量流量的比较

5．2 气源压力(负压)的影响

5．2．1 压力的比较

5．2．2 速率的比较

5．2．3 承载力和质量流量的比较

5．3 节流孔直径的影响

5．3．1 压力的比较

5．3．2 速率的比较

5．3．3 承载力和质量流量的比较

5．4 节流管高度的影响

5．4．1 压力的比较

5．4．2 速率的比较

5．4．3 承载力和质量流量的比较

5．5 气模厚度的影响

5．5．1 压力的比较

5．5．2 速率的比较

5．5．3 承载力和质量流量的比较

5．6 本章小结

第六章 优化结果与分析

6．1 负压吸附式与正压空气平台的比较

6．1．1 气膜的气流轨迹

6．1．2 气膜的压力分布

6．1．3 气膜的速率分布

6．1．4 质量流量和承载力

6．2 负压吸附式气浮平台优化前后的比较

6．2．1 气膜的气流轨迹

6．2．2 气膜的压力分布

6．2．3 气膜的速率分布

6．2．4 质量流量和承载力

6．3 实验验证

6．4 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

攻读学位期间的学术活动及成果清单