科学家终于确认了一个已有50年历史的力学理论

 
EPFL研究人员进行的一项实验证实了一种已经在力学上使用了半个世纪的理论，尽管从未得到充分验证。该团队现在可以以更大胆和更具创新性的方式使用该理论，以寻求开发出更好的能源系统。
一些理论即使没有经过实验验证也被广泛使用。一个例子就是所谓的窄槽理论，即NGT，它解释了空气润滑轴承如何在机械系统中工作。
该理论是在1965年提出的，但是直到最近，它仅被部分或间接地进行了测试。设在纳沙泰尔Microcity的EPFL应用机械设计实验室(LAMD)的研究人员现已缩小了已有50多年的科学文献中的空白。该小组将其发现发表在《机械系统与信号处理》杂志上。
为什么验证理论需要这么长时间?该论文的主要作者，EPFL的博士助理Eliott Guenat说：“当时，工程师对观察到该理论起作用感到满意。 “但是一切都改变了，因为我们今天正在开发的机械零件更加先进和复杂。”
窄槽理论是1965年由位于纽约的Mechanical Technology，Inc.的两名工程师JH Vohr和CY Chow提出的。该理论解释了人字形带槽轴颈轴承(HGJB)的工作原理，HGJB是一种空气润滑轴承，可支撑机械系统中的旋转零件。存在许多不同类型的轴承，但是HGJB拥有发展超高速旋转机械的最大希望，因为转子支撑在旋转轴产生的空气垫上。 “使HGJB如此特别的原因是，它们不会因没有接触而引起磨损，” LAMD负责人JürgSchiffmann解释说。 “在我的实验室中，我们正在使用这种设计来开发未来的能源系统。”
验证理论
为了验证窄槽理论，研究人员在试验台上安装了由几个HGJB支撑的转子，并将其设置为每分钟100,000转旋转。接下来，他们使用振动筛系统使转子振动，并观察转子如何反应。这些观察结果使他们能够计算轴承的刚度和阻尼系数，并将其与理论的预测进行比较。他们发现NGT倾向于略微高估这两个值。
Guenat说：“我们能够量化该理论的适用范围。” “现在，我们已经巩固了自己的理解，我们可以采用该理论并将其以新的方式应用于工业和研究。”
Guenat计划进行更多的实验以进行进一步的测量。他解释说：“我们将不再使用空气润滑轴承，而是使用制冷剂(一种热泵中使用的气体)再次进行实验。” “这一想法是要确认该理论不仅适用于空气，而且适用于化学和物理性质明显不同的介质。”
简约典雅
NGT是一种数学上精巧的理论，如果工程师现在才对空气润滑轴承感兴趣，那么它可能永远不会成为现实。 Guenat解释说：“如今，我们将数据输入计算机，然后由处理器来处理。” “但是即使有了现代化的处理能力，达到结果也要花费几分钟。借助NGT，我们可以在几秒钟内完成相同的工作。”经过充分验证的理论可以在能源系统设计中具有创新性的应用。