熱流變潤(rùn)滑理論及其在彈流研究中的應(yīng)用.pdf

1、熱效應(yīng)、流變效應(yīng)、粗糙度效應(yīng)和時(shí)變效應(yīng)是現(xiàn)代彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑理論中重要的研究?jī)?nèi)容。本學(xué)位論文的目的是圍繞熱流變潤(rùn)滑理論，由單一到復(fù)合，深入厘清各效應(yīng)對(duì)特定工況下潤(rùn)滑油膜摩擦學(xué)行為的影響。
　　本論文先從牛頓流體入手，對(duì)剛性固體光滑表面間的平行間隙內(nèi)的潤(rùn)滑油膜開(kāi)展了溫度分布與熱效應(yīng)對(duì)油膜承載力影響的研究，即對(duì)熱楔承載機(jī)理的研究。分析指出:熱楔包括熱密度楔與熱粘度楔兩個(gè)組成部分，熱密度楔對(duì)承載力的貢獻(xiàn)始終為正但效果很小，起主導(dǎo)作用的則

2、是熱粘度楔。分析進(jìn)一步指出:熱粘度楔效應(yīng)有兩個(gè)來(lái)源，即固體表面的溫度差異和油膜內(nèi)部的溫度梯度。這些結(jié)論豐富了五十多年前由英國(guó)學(xué)者Cameron提出的粘度楔潤(rùn)滑理論。另外，通過(guò)固液界面上不同溫度邊界條件下的數(shù)值解，揭示了在流體動(dòng)力潤(rùn)滑狀態(tài)下幾何楔和熱楔各自對(duì)滑塊軸承承載力的貢獻(xiàn)大小。
　　接下來(lái)，面向非牛頓流變模型，明確了廣義粘度的物理意義，重新推導(dǎo)并改進(jìn)了廣義Reynolds方程。對(duì)Eyring流變模型的本構(gòu)方程給出了一個(gè)新的表達(dá)

3、形式，使得數(shù)值求解時(shí)可通過(guò)牛頓粘度和剪應(yīng)變率直接計(jì)算廣義粘度，從而極大提高了流變分析的計(jì)算效率。通過(guò)具體算例及對(duì)尺度效應(yīng)的研究指出，廣義粘度的高低和摩擦系數(shù)的大小是由熱稀效應(yīng)和剪稀流變效應(yīng)共同決定的。剪稀效應(yīng)在重載小滑滾比條件下就會(huì)發(fā)生，而大滑滾比條件下熱稀效應(yīng)更為強(qiáng)烈。
　　使用“同一油品相同的密度對(duì)應(yīng)相同的粘度”的假說(shuō)，提出了一個(gè)由密度求粘度的新粘壓關(guān)系式，該關(guān)系式不僅可以與實(shí)驗(yàn)測(cè)得的粘度變化高度吻合，且通過(guò)Dowson-Hi

4、gginson密度公式可以把Barus粘度、Doolittle粘度以及Roelands粘度在形式上統(tǒng)一起來(lái)，從而在更深的層次上揭示了粘度與密度的關(guān)系。新粘度公式被成功應(yīng)用到點(diǎn)接觸Eyring熱彈流潤(rùn)滑分析中，摩擦系數(shù)的數(shù)值解與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好，這不僅驗(yàn)證了新公式的準(zhǔn)確性，也證實(shí)了所用密度和粘度關(guān)系假說(shuō)的合理性。
　　在本論文的最后兩章，按先易后難的順序，把前面關(guān)于穩(wěn)態(tài)潤(rùn)滑問(wèn)題的工作推廣到因粗糙表面的運(yùn)動(dòng)而存在時(shí)變效應(yīng)的點(diǎn)接觸Eyr