Status and future prospects of non-contact levitation systems based on near-field acoustic levitation
Abstract
近场声悬浮(Near-field acoustic levitation, NFAL)技术利用激振板高频振动使其与被承载物体之间形成挤压气膜，实现非接触悬浮。该技术具有无需外部供气、不依赖高速旋转部件、对材料类型不敏感等优势，是实现紧凑型非接触承载系统的关键技术之一。然而，NFAL的机理特性较为复杂，在强非线性、强时变特性条件下的机理建模、高效求解以及承载性能提升等方面仍面临诸多挑战。围绕上述问题，国内外学者在NFAL基本机理、气膜润滑理论、承载结构设计和性能提升等方向开展了大量研究。本文从四个方面系统梳理了相关研究进展：(1) NFAL技术机理研究，包括基于声辐射理论与流体润滑理论的系统建模；(2) 求解计算方法，包括数值计算方法和智能求解算法；(3) 承载特性应用研究，包括平面悬浮平台以及兼具“承载与驱动”一体化的非接触轴承等典型承载系统；(4) 承载性能增强技术，包括面向功率叠加、结构与气膜协同优化设计以及“气膜补偿”等性能增强技术。进一步，本文总结了基于NFAL技术的非接触承载系统在多物理场耦合建模、高负载与高稳定运行及工程化实现方面面临的主要挑战与发展趋势，为后续设计优化与工程落地提供了系统性分析和发展建议。
Fields of Study & Subjects
Magnetic Bearings and Levitation Dynamics
Tribology and Lubrication Engineering
Microfluidic and Bio-sensing Technologies
Publication details
- Journal / source
- Scientia Sinica Technologica
- Volume
- 56
- Issue
- 4
- Pages
- 930–951
- Publication date
- 11 February 2026
- Language
- EN