随着微机电系统(MEMS)的迅速发展,轴承作为其微高速旋转设备的支撑部件也在不断改进。气体润滑轴承因结构紧凑、能够在低温和高温下运行等而颇具优势,其性能很大程度上决定了微机电系统能否稳定、安全和有效运行。本论文利用数值模拟方法对高速微气体动压轴承的动力特性进行研究,重点分析了气膜在楔形微通道内的流动特性、径向轴承的静态特性以及压力与变形间的关系,为气体轴承的合理设计和稳定运行了提供了基础。首先,结合Navier-Stokes方程和Maxwell边界滑移修正分析研究了楔形微通道内的气膜动力特性,发现回流现象在不同因素下与气膜承载力间的变化规律。倾斜角增加,气体回流使气膜承载力减小。然而,楔形间隙增加造成的承载力减小与回流无关。提高通道内气体温度,滑移现象更明显,回流现象减弱,且减弱到一定程度承载力降低。气体粘度越大,回流将在更大通道倾斜角越下发生。其次,基于薄膜流动的修正Reynolds方程对360°刚性径向轴承静态性能进行了分析研究,发现偏心率或转速增加均使轴承承载力和稳定性增强。尤其是较大偏心率和较小转速时变化更剧烈。另外,大偏心率时,加长轴承能够有效提高承载能力和稳定性。最后,基于结构和流体的耦合,分析研究了箔片轴承和推力轴承变形和压力间的关系。与刚性径向轴承不同,压力的增加会导致箔片轴承中箔片的变形而使圆周方向的压力分布出呈现锯齿状,从而使载荷下降。进一步发现顶箔和拱箔变形程度与载荷变化间的关系。对于推力轴承,衬垫中的高压区主要集中于最小气膜附近。但随着衬垫倾斜角度和间隙高度增加时会分别向边缘和中心移动。