燃料电池作为新一代汽车产业的环保、高效的发电装置,相较于传统的车用内燃机,卡诺循环对其造成的负面效果很小,使其能量转换效率大约可以提高30%～50%。在燃料电池的核心结构中,空气压缩机依靠压缩供给空气从而使燃料电池的工作效率获得有效的提升。空气压缩机的种类有很多,由国内外研究现状来看,大部分的研究工作主要是围绕离心式空压机展开,离心式空压机由于其本身体积较小、工作寿命长、效率较高等特点而拥有良好的发展前景。目前的离心式空压机整体结构中,空气轴承是其核心零部件,因其具有高精度、高转速、寿命长等独特优点而被广泛采用。本文对静压空气轴承进行数值分析研究,结合了流体力学的相关方程建立静压空气轴承的三维数学模型,运用了目前分析空气静压轴承特性的普遍方法--有限差分法,简化为二维模型进行计算,借助Matlab编程对轴承模型进行数值求解,对其进行积分获得空气静压轴承承载力的计算方法,通过分析气膜厚度变化引起的气膜压力变化,获得空气静压轴承的静刚度的计算方法,通过分析节流孔中空气流动情况获得轴承的空气体积流量的计算方法,得到了静压空气轴承主要性能的相关表达式。以上述计算得到的静压空气轴承主要性能为基础,对静压空气轴承进行流体力学仿真模拟分析,使用Fluent软件求解空气轴承模型相关特性,从而获得了空气轴承以及表面节流孔处的气膜压力变化云图以及气膜流速变化云图。通过对空气轴承进行静态性能分析,研究空气轴承的几个主要性能指标如空气轴承的承载力、刚度、空气体积流量等。采用了多目标优化的思想对空气轴承进行优化设计,并分析了轴承尺寸参数等因素对空气轴承的性能具体影响方式。同时使用粒子群优化算法对目前现有的空气轴承结构进行多目标优化设计,得到了理想的最优结构尺寸参数。本文主要对静压空气轴承进行数值计算,得出静压空气轴承主要特性的表达式以及影响其特性的相关参数,并通过粒子群算法对其结构进行优化设计,该优化方法可以有效地提高静压空气轴承的各项性能,为静压空气轴承的加工制造提供了新的设计思路。