本文關鍵詞：分離流量法的非牛頓流體潤滑理論、計算與實驗研究　出處：《華南理工大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：雖然關于非牛頓流體潤滑問題的研究已經(jīng)有近50年的歷史,但是相應的潤滑計算方法仍然存在著黏度、流速的處理不恰當、計算過程復雜、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)流體力學的基礎上,建立了一種全新的非牛頓流體潤滑問題的求解方法——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滑問題的關鍵,但是由于非牛頓流體剪應力與剪應變率間復雜的非線性關系,流速方程的解析形式很難直接通過相應方程的積分獲得。本文發(fā)現(xiàn)流體的非牛頓特性主要對壓力流產(chǎn)生作用,而對剪切流并無影響。因此,借鑒數(shù)學中的分離變量法,本文將一般非牛頓流體中的壓力流和剪切流項進行分離處理,分別利用它們的特性以及潤滑劑微元體的受力平衡方程,解決了由非牛頓流體本構(gòu)方程直接推導得到相應流速和流量方程的困難。分離流量法求解非牛頓流體潤滑問題的關鍵是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。然后,進一步考慮潤滑膜溫度的影響推導得到了更具普遍適用性的非牛頓流體熱潤滑的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壓潤滑、彈流潤滑以及熱彈流潤滑問題的基本方程和數(shù)值計算方法。數(shù)值計算的結(jié)果表明分離流量法不僅能成功地應用于非牛頓流體潤滑中壓力、膜厚和溫升等的計算;而且與現(xiàn)有的非牛頓流體潤滑問題的計算方法相比,它的計算結(jié)果更加準確,計算步驟更加簡單,計算量更小而且更易于編程實現(xiàn)。最后,本文使用球-盤接觸彈流潤滑試驗臺和所編程序獲取了潤滑油在不同工況條件下的潤滑膜的光干涉圖像;并通過編程實現(xiàn)光干涉圖像光強值的獲取后,使用本文修正的膜厚計算公式和改進的相對光強法計算出了不同工況條件下的膜厚分布情況。實驗測量計算的膜厚分布與使用分離流量法理論計算的膜厚分布結(jié)果均顯示出了很好的一致性,驗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滑問題。而且由于是直接使用流速解析式和相應的Reynolds方程進行非牛頓流體的潤滑計算,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 .

【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH117.2

【參考文獻】

相關期刊論文 前2條

1 谷高磊;嚴志軍;朱新河;程東;;新型光干涉法納米級潤滑膜厚度測量儀[J];潤滑與密封;2012年01期

2 溫詩鑄;;潤滑理論研究的進展與思考[J];摩擦學學報;2007年06期

相關博士學位論文 前1條

1 陳英俊;彈性流體動力脂潤滑機理與實驗研究[D];華南理工大學;2014年

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本文編號：1403704