本文關鍵詞：木陶瓷多孔隙結構的流體動壓潤滑研究

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【摘要】：隨著木陶瓷制備工藝的不斷完善,木陶瓷的機械性能得到了較大的提高,具有孔隙結構的木陶瓷作為特殊工況下滑動零部件制造用基材的研究顯得尤為重要。針對目前對木陶瓷的研究主要集中在不同制備工藝下的木陶瓷物理力學性能,而涉及到其動壓潤滑性能較少且都是實驗結果分析,單從木陶瓷特殊的孔隙結構上來研究的更少。本文的主要研究內容如下：(1)通過現有的工藝技術制備木陶瓷試樣,獲取木陶瓷電鏡掃描下的多孔隙結構SEM圖,運用MATLAB里的圖像處理工具箱以及統(tǒng)計學理論對木陶瓷的孔隙結構特征進行量化,進行灰度顯示、直方圖均衡化等獲取清晰的木陶瓷孔隙結構灰度圖,分別對其孔隙結構周長和面積以及面積占有率表征,獲得了對多孔隙材料的表征方法；(2)基于其孔隙結構特征建立木陶瓷微凹坑的流體動力學方程即通過壓力控制方程與潤滑膜膜厚方程聯(lián)立得到壓力分布方程,確定了適合于木陶瓷孔隙結構特征方程的邊界條件；(3)利用FLUENT,取一組幾何參數值分別建立了表征木陶瓷孔隙結構的三維微凹坑模型：單個圓柱形微凹坑控制單元模型、單個月牙形微凹坑控制單元模型、圓柱形與月牙形微凹坑的陣列控制單元模型。通過劃分模型的流體網格,設定求解條件做流場分析,分別輸出三個模型內外流場區(qū)域內的流動情況以及壓力分布。得到了不同單微凹坑的結構參數下的動壓以及速度分布,每一個結構參數對動壓分布都存在顯著影響；基于圓柱形與月牙形微凹坑的陣列控制單元模型,改變影響其動壓潤滑性能的因素(如面積占有率及孔隙結構凹坑半徑及孔隙結構的凹坑深度),獲取了不同幾何參數下的動壓分布,分析得到了木陶瓷結構幾何參數對動壓潤滑性能的影響規(guī)律。終上所述,本文從木陶瓷的孔隙結構出發(fā),對木陶瓷幾何特征參數如孔徑、孔深、面積占有率進行表征,并且針對不同幾何參數下的孔隙結構的流體動壓進行研究,得出不同木陶瓷幾何特征參數下的流體動壓分布及其結構特征參數對流體動壓的影響關系,可以指導木陶瓷的制備。
【關鍵詞】：木陶瓷 流體動壓潤滑 多孔結構 表征
【學位授予單位】：中南林業(yè)科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ174.1;TH117
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 選題背景及意義9-10
• 1.2 國內外研究進展10-14
• 1.2.1 從制備工藝的角度10
• 1.2.2 從潤滑條件與強化處理技術的角度10-11
• 1.2.3 從孔隙結構角度11-14
• 1.3 主要研究內容14-16
• 2 木陶瓷孔隙結構表征16-31
• 2.1 木陶瓷試樣制備以及電鏡掃描16-18
• 2.2 SEM圖像處理18-23
• 2.2.1 用imshow函數顯示圖像18-19
• 2.2.2 用histep函數處理圖像直方圖均衡化19-22
• 2.2.3 獲取清晰的木陶瓷多孔隙結構灰度圖22-23
• 2.3 孔隙結構表征23-30
• 2.3.1 孔隙結構的像素表征23-27
• 2.3.2 孔隙結構的幾何參數表征27-30
• 2.4 本章小結30-31
• 3 木陶瓷流體動壓潤滑數值模型的建立及邊界條件31-40
• 3.1 流體連續(xù)方程和動力學方程31-32
• 3.2 基于木陶瓷孔隙幾何特征參數的流體動力學方程的建立32-38
• 3.2.1 木陶瓷孔隙結構流體動壓形成機理32-34
• 3.2.2 木陶瓷孔隙結構控制單元格34
• 3.2.3 木陶瓷孔隙結構的潤滑膜壓力控制方與膜厚方程34-38
• 3.3 木陶瓷潤滑膜壓力分布控制方程的邊界條件38-39
• 3.4 本章小結39-40
• 4 木陶瓷單微孔的動壓流場分布40-55
• 4.1 木陶瓷單微孔流場模型建立與求解41-50
• 4.1.1 創(chuàng)建流場幾何模型41-42
• 4.1.2 單微孔流體網格劃分42-47
• 4.1.3 單微孔流場解算求解及后處理47-48
• 4.1.4 流場云圖48-50
• 4.2 木陶瓷單微孔流場動壓分布50-53
• 4.3 本章小結53-55
• 5 木陶瓷孔隙結構參數對微孔系內的動壓分布影響55-66
• 5.1 木陶瓷流體動壓潤滑模型建立55-57
• 5.1.1 圓柱形與月牙形微凹坑陣列流體網格劃分55-56
• 5.1.2 模型結構幾何參數值設定56-57
• 5.2 木陶瓷幾何參數取值變化對壓力分布的影響57-65
• 5.2.1 木陶瓷凹坑面積占有率57-60
• 5.2.2 木陶瓷凹坑深徑比60-62
• 5.2.3 木陶瓷凹坑分布62-65
• 5.3 木陶瓷孔隙結構參數對其動壓潤滑性能的影響65
• 5.4 本章小結65-66
• 6 總結與展望66-69
• 6.1 總結66
• 6.2 展望66-69
• 參考文獻69-75
• 附錄75-76
• 致謝76

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本文編號：643050