本文關(guān)鍵詞：分離流量法的非牛頓流體潤(rùn)滑理論、計(jì)算與實(shí)驗(yàn)研究　出處：《華南理工大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：雖然關(guān)于非牛頓流體潤(rùn)滑問題的研究已經(jīng)有近50年的歷史,但是相應(yīng)的潤(rùn)滑計(jì)算方法仍然存在著黏度、流速的處理不恰當(dāng)、計(jì)算過程復(fù)雜、編程不易收斂等局限。為了解決這些問題,本文在連續(xù)介質(zhì)流體力學(xué)的基礎(chǔ)上,建立了一種全新的非牛頓流體潤(rùn)滑問題的求解方法——分離流量法。分離流量法的核心是流速的處理。流速的分布是求解非牛頓流體潤(rùn)滑問題的關(guān)鍵,但是由于非牛頓流體剪應(yīng)力與剪應(yīng)變率間復(fù)雜的非線性關(guān)系,流速方程的解析形式很難直接通過相應(yīng)方程的積分獲得。本文發(fā)現(xiàn)流體的非牛頓特性主要對(duì)壓力流產(chǎn)生作用,而對(duì)剪切流并無影響。因此,借鑒數(shù)學(xué)中的分離變量法,本文將一般非牛頓流體中的壓力流和剪切流項(xiàng)進(jìn)行分離處理,分別利用它們的特性以及潤(rùn)滑劑微元體的受力平衡方程,解決了由非牛頓流體本構(gòu)方程直接推導(dǎo)得到相應(yīng)流速和流量方程的困難。分離流量法求解非牛頓流體潤(rùn)滑問題的關(guān)鍵是Reynolds方程的建立。本文通過將非牛頓流體中壓力流和剪切流項(xiàng)分別處理得到的流量方程,使用流量連續(xù)條件,完成了一般非牛頓流體Reynolds方程的推導(dǎo)。然后,進(jìn)一步考慮潤(rùn)滑膜溫度的影響推導(dǎo)得到了更具普遍適用性的非牛頓流體熱潤(rùn)滑的Reynolds方程。隨后,本文以幾種非牛頓流體模型為例給出了基于分離流量法的非牛頓流體的流體動(dòng)壓潤(rùn)滑、彈流潤(rùn)滑以及熱彈流潤(rùn)滑問題的基本方程和數(shù)值計(jì)算方法。數(shù)值計(jì)算的結(jié)果表明分離流量法不僅能成功地應(yīng)用于非牛頓流體潤(rùn)滑中壓力、膜厚和溫升等的計(jì)算;而且與現(xiàn)有的非牛頓流體潤(rùn)滑問題的計(jì)算方法相比,它的計(jì)算結(jié)果更加準(zhǔn)確,計(jì)算步驟更加簡(jiǎn)單,計(jì)算量更小而且更易于編程實(shí)現(xiàn)。最后,本文使用球-盤接觸彈流潤(rùn)滑試驗(yàn)臺(tái)和所編程序獲取了潤(rùn)滑油在不同工況條件下的潤(rùn)滑膜的光干涉圖像;并通過編程實(shí)現(xiàn)光干涉圖像光強(qiáng)值的獲取后,使用本文修正的膜厚計(jì)算公式和改進(jìn)的相對(duì)光強(qiáng)法計(jì)算出了不同工況條件下的膜厚分布情況。實(shí)驗(yàn)測(cè)量計(jì)算的膜厚分布與使用分離流量法理論計(jì)算的膜厚分布結(jié)果均顯示出了很好的一致性,驗(yàn)證了分離流量法的正確性。分離流量法是一種全新的非牛頓流體潤(rùn)滑問題的求解方法,它不受流體非牛頓性的限制、適用于所有粘性非牛頓流體和粘塑性非牛頓流體潤(rùn)滑問題。而且由于是直接使用流速解析式和相應(yīng)的Reynolds方程進(jìn)行非牛頓流體的潤(rùn)滑計(jì)算,分離流量法不僅大大方便了數(shù)值求解過程,而且相較于其它非牛頓流體求解方法也更加準(zhǔn)確。
[Abstract]:In order to solve these problems , this paper presents a new method for solving the problem of non - Newtonian fluid lubrication . The results show that the flow velocity distribution is the key to solving the problem of non - Newtonian fluid lubrication .

【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH117.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1403704