本文關(guān)鍵詞：流體潤(rùn)滑狀態(tài)下織構(gòu)化表面的摩擦學(xué)性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：摩擦學(xué)(Tribology)涵蓋了潤(rùn)滑、摩擦以及磨損三方面知識(shí)，其主要以兩相對(duì)運(yùn)動(dòng)物體表面為研究對(duì)象。節(jié)能、節(jié)材、提高產(chǎn)品質(zhì)量、延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備的使用壽命以及增加機(jī)械設(shè)備的可靠性是摩擦學(xué)研究的終極目標(biāo)。近年來，表面織構(gòu)被作為一種改善摩擦學(xué)性能的方法受到廣大學(xué)者追捧，其定義為在摩擦副表面加工出具有一定規(guī)則和排列方案的介、微觀結(jié)構(gòu)。為了進(jìn)一步深入了解流體潤(rùn)滑狀態(tài)下表面織構(gòu)的潤(rùn)滑減摩機(jī)理以設(shè)計(jì)出最優(yōu)的表面織構(gòu)模型，本文將對(duì)織構(gòu)化表面的摩擦學(xué)性能做如下研究： 第一，建立了非對(duì)稱性凹槽織構(gòu)的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)模型，利用商業(yè)軟件FLUENT對(duì)其進(jìn)行求解，模擬分析了凹槽織構(gòu)非對(duì)稱參數(shù)H以及雷諾數(shù)Re對(duì)油膜承載的影響。模擬結(jié)果表明：當(dāng)凹槽織構(gòu)的幾何形狀呈現(xiàn)非對(duì)稱性時(shí)，油膜承載與凹槽織構(gòu)的非對(duì)稱性參數(shù)H在低雷諾數(shù)下表現(xiàn)出很強(qiáng)的依賴關(guān)系，隨織構(gòu)非對(duì)稱性參數(shù)H的減小而增大，如雷諾數(shù)Re=20，H從4減小到0.2，油膜承載增加了73.44%。然而此種作用伴隨雷諾數(shù)的增加逐漸減弱，如雷諾數(shù)Re=160，H從4減小到0.2，油膜承載僅增加了4.68%。另外，，雷諾數(shù)對(duì)油膜承載有較大影響，隨雷諾數(shù)Re的增大，油膜承載幾乎單調(diào)遞增。 第二，針對(duì)摩擦副表面，近年來有實(shí)驗(yàn)證明在其上加工部分表面織構(gòu)比充滿織構(gòu)的摩擦副表面能更進(jìn)一步改善摩擦學(xué)性能。因此，利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)模型模擬研究了部分表面凹槽織構(gòu)的動(dòng)壓潤(rùn)滑性能，詳細(xì)分析了表征部分凹槽織構(gòu)在摩擦副表面排列布局的位置參數(shù)L對(duì)油膜承載的影響。研究結(jié)果表明：低雷諾數(shù)下位置參數(shù)L對(duì)油膜承載影響明顯，如確定凹槽織構(gòu)寬度D=0.2，在雷諾數(shù)Re=3時(shí)，L從0.4減少到0.05，油膜承載提升了58.99%，相同條件下，摩擦系數(shù)也得到明顯改善，減少了59.1%。 第三，建立了動(dòng)壓潤(rùn)滑下基于Reynolds方程的三維表面織構(gòu)潤(rùn)滑計(jì)算模型，利用Visual Fortran語言編程對(duì)其進(jìn)行了數(shù)值求解，分析了凹槽類及凹坑類織構(gòu)的動(dòng)壓承載性能，并提出一種全新類型的表面織構(gòu)——矩形織構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)：不同類型織構(gòu)間存在著一個(gè)共同的最優(yōu)深度范圍，其無量綱大小為0.5-0.7，正方形凹坑織構(gòu)和圓柱形凹坑織構(gòu)存在最優(yōu)的面密度，分別為0.36和0.5024，且正方形凹坑織構(gòu)比凹槽類織構(gòu)、圓柱形凹坑織構(gòu)表現(xiàn)出更好的摩擦學(xué)性能。另外，通過與傳統(tǒng)類型表面織構(gòu)對(duì)比分析，研究還發(fā)現(xiàn)：最優(yōu)組合參數(shù)下的矩形織構(gòu)比傳統(tǒng)類型織構(gòu)能產(chǎn)生更大的油膜承載，其最優(yōu)組合參數(shù)為w=0.6, c=0.8, h=0.5-0.7。論文最后依據(jù)最優(yōu)組合參數(shù)下的矩形織構(gòu)，提出了一種摩擦副表面理想的矩形織構(gòu)加工布局方案，此方案對(duì)摩擦副表面實(shí)際織構(gòu)處理具有一定的參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：動(dòng)壓潤(rùn)滑 表面織構(gòu) CFD數(shù)值模擬 雷諾方程
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TH117
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-24
• 1.1 背景及意義11-12
• 1.2 研究現(xiàn)狀12-22
• 1.2.1 加工技術(shù)12-14
• 1.2.2 工程應(yīng)用14-17
• 1.2.3 潤(rùn)滑計(jì)算模型17-19
• 1.2.4 關(guān)鍵研究參數(shù)19-21
• 1.2.5 潤(rùn)滑減摩機(jī)理21
• 1.2.6 總結(jié)21-22
• 1.3 本課題研究?jī)?nèi)容22-24
• 第二章 織構(gòu)化表面動(dòng)壓潤(rùn)滑計(jì)算模型24-31
• 2.1 引言24
• 2.2 CFD 簡(jiǎn)介24-25
• 2.3 CFD 基本理論25-27
• 2.4 CFD 模型及無量綱化處理27-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第三章 計(jì)算模型及數(shù)值方法的有效性31-40
• 3.1 引言31-32
• 3.2 庫埃特流動(dòng)及其解析解32-34
• 3.3 庫埃特流動(dòng)數(shù)值解34-38
• 3.4 本章小結(jié)38-40
• 第四章 不同雷諾數(shù)下非對(duì)稱織構(gòu)承載性能的 CFD 研究40-50
• 4.1 引言40
• 4.2 非對(duì)稱凹槽織構(gòu)物理模型40-42
• 4.3 數(shù)值方法及邊界條件42-44
• 4.3.1 計(jì)算模型及幾何參數(shù)定義42-43
• 4.3.2 計(jì)算域及邊界條件43
• 4.3.3 計(jì)算網(wǎng)格收斂分析43-44
• 4.4 非對(duì)稱凹槽織構(gòu)動(dòng)壓潤(rùn)滑性能分析44-49
• 4.4.1 織構(gòu)上壁面壓力分布44-46
• 4.4.2 織構(gòu)表面油膜動(dòng)壓承載46-49
• 4.5 本章小結(jié)49-50
• 第五章 部分表面凹槽織構(gòu)對(duì)摩擦學(xué)性能的影響50-72
• 5.1 引言50-51
• 5.2 部分凹槽織構(gòu)物理模型51
• 5.3 數(shù)值方法及邊界條件51-53
• 5.3.1 基本控制方程51-52
• 5.3.2 計(jì)算域及邊界條件52-53
• 5.4 部分凹槽織構(gòu)動(dòng)壓潤(rùn)滑性能分析53-60
• 5.4.1 位置參數(shù)對(duì)油膜承載的影響53-55
• 5.4.2 雷諾數(shù)對(duì)油膜承載的影響55-57
• 5.4.3 凹槽寬度對(duì)油膜承載的影響57-60
• 5.5 部分凹槽織構(gòu)摩擦特性分析60-70
• 5.5.1 位置參數(shù)與摩擦力的關(guān)系60-61
• 5.5.2 位置參數(shù)與摩擦系數(shù)的關(guān)系61-64
• 5.5.3 關(guān)鍵參數(shù)下的流線分布64-68
• 5.5.4 部分凹槽織構(gòu)減摩機(jī)理68-70
• 5.6 本章小結(jié)70-72
• 第六章 基于求解 Reynolds 的最優(yōu)織構(gòu)設(shè)計(jì)模型分析72-101
• 6.1 引言72-73
• 6.2 基本理論73-76
• 6.2.1 雷諾方程（Reynolds）73-74
• 6.2.2 雷諾方程（Reynolds）定解條件74-75
• 6.2.3 流體潤(rùn)滑性能計(jì)算75-76
• 6.2.4 雷諾方程的數(shù)值解法76
• 6.3 潤(rùn)滑計(jì)算模型建立及有限差分法76-81
• 6.3.1 潤(rùn)滑計(jì)算模型76-78
• 6.3.2 有限差分法78-81
• 6.4 織構(gòu)幾何參數(shù)表征81-83
• 6.5 基于有限差分法的計(jì)算模型求解流程圖83
• 6.6 Reynolds 方程的有效性83-85
• 6.7 網(wǎng)格收斂性分析85-86
• 6.8 傳統(tǒng)表面織構(gòu)潤(rùn)滑性能分析86-94
• 6.8.1 織構(gòu)的最優(yōu)深度86-89
• 6.8.2 織構(gòu)的最優(yōu)寬度及面密度89-94
• 6.9 矩形凹坑織構(gòu)的提出94-99
• 6.9.1 最優(yōu)寬度確定94-95
• 6.9.2 最優(yōu)長(zhǎng)度確定95-97
• 6.9.3 織構(gòu)數(shù)量的影響97-99
• 6.10 本章小結(jié)99-101
• 第七章 全文總結(jié)與展望101-103
• 7.1 全文總結(jié)101-102
• 7.2 工作展望102-103
• 參考文獻(xiàn)103-109
• 附錄A109-113
• 附錄B113-132
• 致謝132-133
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果133-134

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 趙運(yùn)才;葛世榮;;Ni60A/MoS_2復(fù)合涂層設(shè)計(jì)及磨損失效機(jī)理[J];中國表面工程;2009年03期

2 趙運(yùn)才;郭永明;王莉;;WS_2含量對(duì)超音速等離子噴涂KF301/WS_2潤(rùn)滑耐磨涂層摩擦學(xué)行為的影響[J];材料保護(hù);2011年08期

3 朱華;歷建全;陸斌斌;馬晨波;;變密度微圓坑表面織構(gòu)在往復(fù)運(yùn)動(dòng)下的減摩作用[J];東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年04期

4 李永健,陳皓生,陳大融,汪家道;表面形貌對(duì)磁盤-磁頭間隙潤(rùn)滑影響的數(shù)值分析[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年11期

  本文關(guān)鍵詞：流體潤(rùn)滑狀態(tài)下織構(gòu)化表面的摩擦學(xué)性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：296951