润滑剂边界滑移及其对弹流润滑特性的影响

基于润滑剂在弹性流体动力润滑状态下表现出类似塑件固体的非牛顿特性，根据塑性屈服和流体动力润滑理论，建立了考虑润滑剂在固液界面滑移的线接触弹流润滑失效预测模型。计算结果显示：载荷和滑滚比对润滑油膜厚度影响显著；在一定载荷和滑滚比下，润滑油膜将丧失承载能力而破裂。与现有理论及实验数据对比，线接触弹流润滑失效预测模型的计算结果与实验结果具有较好的一致性。     

渐开线直齿轮牛顿流体非稳态热弹流润滑分析

齿轮的非稳态弹流润滑问题由于啮合过程中滑滚比、曲率半径、卷吸速度和载荷变化范围较大,因此数值计算稳定性很差。而考虑热效应的齿轮非稳态弹流润滑问题,数值计算就更困难。本文应用多重网格技术,求得了齿轮牛顿流体润滑情况下,非稳态热弹流润滑问题的完全数值解。     

牵引模式下球环点接触高速弹流润滑行为机理分析

基于球环点接触高速膜厚测量系统采用PAO6基础润滑油进行了高速弹流润滑试验研究,采用玻璃环转动带动钢球旋转的牵引方式,模拟轴承外圈与钢球的润滑接触状态.试验结果显示高速下试验测得的中心膜厚值严重偏离经典弹流理论的预测.基于高速热弹流润滑模型分析了高速下膜厚降低并偏离经典弹流理论预测的原因,计算结果表明钢球与玻璃环之间的运动不是纯滚动,存在滑滚比,并通过测量钢球转速加以验证;进而结合数值计算结果中接触区温度的变化,探讨了高速弹流润滑膜厚行为机理,高速时较大滑滚比的存在使得卷吸速度远低于纯滚动理论值是膜厚下降的主要原因,由此而产生的热效应使得润滑油黏度下降,膜厚进一步减小.     

润滑油密度与黏度关系的进一步探讨及定量广义牛顿热弹流数值分析

基于"同一油品相同的密度对应相同的黏度"这一假说,本文作者将最近提出的在等温条件下由密度求黏度的计算公式推广到热条件之下并进行了进一步的理论探讨.通过引入广义黏度,把润滑油的Eyring流动处理为广义牛顿流动,进而对由squalane油润滑的点接触副在不同赫兹接触压力和卷吸速度下,在滑滚比宽广的变化范围内开展了定量的热弹流数值仿真.仿真得到的摩擦系数与试验结果良好的吻合程度不但证实了作者的由密度求黏度公式在热条件下仍然准确,同时也证实了所用的密度与黏度关系假说的合理性.在比较新黏度公式与Barus、Roelands和Doolittle黏度公式所得数值仿真结果时,提出了一种不需要黏温系数而得到热条件下润滑油黏度值的算法,并用之得到了合理的广义牛顿热弹流解.     

磨合过程对流体润滑性能影响的数值分析数学模型

建立了非牛顿流体热弹流润滑数学模型,对重载条件下磨合过程进行数值分析,在考虑具有粘塑性本构的非牛顿流体时,采用了高效粘度法对建立的方程进行了解算。结果表明,热解的摩擦系数明显低于等温解的摩擦系数,当进一步考虑流体的非牛顿效应时,不仅温升的结果更为符合实际,摩擦系数也更接近试验结果。     

点接触润滑粗糙表面滑动摩擦力的预测研究

在整个润滑区域内基于统一Reynolds方程的混合润滑模型,根据流变模型计算流体摩擦力,根据边界膜极限剪应力模型计算微突体接触摩擦力,二者相加得到混合润滑摩擦力.分析了粗糙度幅值和纹理对摩擦系数的影响以及非牛顿流变模型对流体摩擦系数的影响.模拟跨越整个润滑区,即弹流润滑、混合润滑和边界润滑,得到完整的Stribeck曲线.结果表明,表面越粗糙,混合润滑的摩擦系数越大,弹流润滑和边界润滑时粗糙度幅值影响很小.交叉斜纹的润滑效果优于横向纹理.不同极限剪应力流变模型计算的摩擦系数相差不大.     

渐开线齿轮传动非牛顿润滑介质的线弹流数值分析研究

采用适合各种流变模型的广义Reynolds方程，通过数值联立求解非牛顿介质的线弹流润滑基本方程组，获得了渐开线齿轮啮合过程的油膜压力、膜厚、表面剪应力分布，并分析了啮合过程中非牛顿效应对齿轮传动最小油膜厚度的影响。在数值计算方向引入延拓方法，使表面煎应力迭代具有大范围收敛性。     

球轴承启停过程的瞬态热混合润滑分析

建立了角接触球轴承的几何和数学模型,通过求解考虑了热效应和时变效应的Reynolds方程,对启动和制动过程中的球轴承瞬态热混合润滑问题进行了分析,考虑了不同加速度启动工况下的瞬态热混合润滑情况.结果表明:启动过程中,随转动速度的增大,最小膜厚增大,轴承逐渐由边界润滑进入弹流润滑状态;不同滑滚比下进入弹流润滑状态的时间有所不同,随着滑滚比的增大,进入弹流润滑的时刻有所推迟,轴承处于同一转速条件下的油膜厚度变小;随着转速的增大,油膜温度升高,最高油膜温度增长幅度减小;加速度的增大使边界润滑消失的时间提前,随着转速的增加,油膜温度增大,且在同一时刻加速度越大油膜温度越高;油膜减小过程中的挤压膜作用导致轴承制动过程中的油膜厚度大于启动过程中的油膜厚度;由于在相同转速下轴承在启动时处于边界润滑状态,而在制动时处于弹流润滑状态,润滑状态的不同导致制动过程中的最高油膜温度较启动过程较小.     

二阶流体薄膜润滑研究

针对二阶流体薄膜润滑在润滑方程中引入二阶流体和弹性变形，在考虑薄膜润滑状态下的非牛顿性和类固体性的基础上，建立了薄膜润滑的粘变数学模型，并针对线接触弹流薄膜润滑进行了数值计算．结果表明，在相同载荷下基于粘变模型计算得到的膜厚同牛顿流体相应的膜厚相比大得多，而粘变薄膜厚度同速度的相关性比牛顿流体的小得多，且粘变薄膜能够承受更大的载荷；所建立的粘变模型适用于薄膜润滑的理论计算．     

两表面速度均为任意方向的非牛顿椭圆接触等温弹流润滑分析

提出了一种简单易行的方法用于进行两表面速度均为任意方向的等温点接触弹流润滑分析;建立了等温非牛顿椭圆接触弹流润滑的数学模型,综合考虑了两表面速度同向、反向及不共线且与椭圆短轴成一定角度的工况,并得到了两表面速度均为任意方向的等温数值解.结果表明:随着两表面速度方向的改变,合卷吸速度的方向不断变化,接触椭圆在计算域内的倾斜角度也随之改变;由于接触椭圆与坐标轴成一定角度,油膜的压力和膜厚不再与Y=0平面对称,Y=0平面内第二压力峰和油膜颈缩出现在出口区,而在X=0平面内第二压力峰和油膜颈缩出现在入口区.     

关于椭圆接触弹流润滑Hamrock-Dowson膜厚公式的再思考

使用常用的Hamrock-Dowson公式计算椭圆点接触中心油膜厚度时发现:当维持接触区中心赫兹压力为常数,增加椭圆比k_e超过一定值时,得到的中心膜厚不升反降,这与其物理本质相悖. 应用有限单元法重新对等温椭圆接触弹流润滑问题进行了数值计算,提出新的表征椭圆接触的综合几何参数. 在较大的速度和载荷范围内下,依据数值计算结果,拟合出修正端泄因子和修正中心膜厚公式. 修正公式与数值计算结果相吻合,且正确地表达了膜厚与椭圆比的关系.      

滚滑工况弹流反常温度场的研究

研究了弹流反常温度场的形成机理及影响因素，指出入口温升是压缩功发热和逆流剪切热所致，而出口局部低温是负压缩功吸热的结果，出口温度的再次微幅上升则是压缩功消失后剪切热作用的结果．研究结果表明，入口温升随载荷的增加而增大，随卷吸速度的增加显著升高而几乎与滑滚比无关；在高速小滑滚比工况下，接触区的最高温度有可能出现在入口位置；入口温升增加了材料在工作中经受高温的次数，对其接触疲劳寿命有不利影响；在保证润滑性能的前提下，适当减少供油量可以减小逆流，从而降低入口温升。     

The size-dependent elastohydrodynamic lubrication contact of a coated half-plane with non-Newtonian fluid

Based on the couple-stress theory, the elastohydrodynamic lubrication(EHL)contact is analyzed with a consideration of the size effect. The lubricant between the contact surface of a homogeneous coated half-plane and a rigid punch is supposed to be the non-Newtonian fluid. The density and viscosity of the lubricant are dependent on fluid pressure. Distributions of film thickness, in-plane stress, and fluid pressure are calculated by solving the nonlinear fluid-solid coupled equations with an iterative method. The effects of the punch radius, size parameter, coating thickness, slide/roll ratio, entraining velocity, resultant normal load, and stiffness ratio on lubricant film thickness, in-plane stress, and fluid pressure are investigated. The results demonstrate that fluid pressure and film thickness are obviously dependent on the size parameter, stiffness ratio, and coating thickness.     

非牛顿重载滚滑工况有限长线接触热弹流研究

在流速主矢量方向使用Eyring流变模型,用多重网格法求出接触压力高达1.04 GPa的相交圆弧修形滚子的热弹流完全数值解.研究表明:随着Eyring流体非牛顿效应的增强,有限长线接触弹流二次压力峰的高度明显降低,每次工作循环中摩擦副受第二次高压的强度减小;热效应显著减弱,有助于防止由热效应导致的各种形式的失效;最小油膜厚度略有增加,有利于润滑膜的形成.因此,使用Eyring非牛顿流体有利于延长线接触副的寿命.与此同时,使用Eyring非牛顿流体时,非牛顿效应对滚子端部的压力分布影响很小,因此Eyring非牛顿效应对有限长摩擦副的凸度设计无明显影响.     

Extrudate swell in some dilute elastic solutions

An experimental programme has been carried out to obtain data for the isothermal swelling of dilute viscoelastic fluids based on the polyisobutylene-polybutene system. The fluid was thus a constant viscosity one and so the observed swell was predominantly due to elastic effects alone. To establish the experimental rig and procedure, preliminary results for the creeping flow of a Newtonian fluid, based on a polybutene, were acquired. The Newtonian results, showing a creeping flow swell of 13.8%, demonstrated that the rig and procedure were satisfactory for the formation of free, isothermal jets. The viscoelastic results were quite unexpected, showing that dilute elastic solutions can exhibit significant swelling despite the fact that the recoverable shear is small (S _R < 0.1). These results qualitatively confirm a recent numerical study [1].     

4106航空润滑油拖动特性研究

采用高速球-盘式拖动力试验装置测定了4106航空润滑油在不同载荷、滚动速度、入口油温及滑滚比下的拖动系数,分析了润滑油的拖动特性,建立了拖动系数的简单计算公式.结果表明:4106航空润滑油的拖动系数随着载荷变化出现转折;在高速和高压条件下,4106航空润滑油呈现非牛顿特性;当入口油温较低时润滑油的热效应较显著;随着载荷增大,入口油温和滚动速度对拖动系数的影响减小;理论计算结果同实测值吻合良好.     

Non‐Newtonian blood flow study in a model cavopulmonary vascular system

A transient haemodynamic study in a model cavopulmonary vascular system has been carried out for a typical range of parameters using a finite element‐based Navier–Stokes solver. The focus of this study is to investigate the influence of non‐Newtonian behaviour of the blood on the haemodynamic quantities, such as wall shear stress (WSS) and flow pattern. The computational fluid dynamics (CFD) model is based on an artificial compressibility characteristic‐based split (AC‐CBS) scheme, which has been adopted to solve the Navier–Stokes equations in space–time domain. A power law model has been implemented to characterize the shear thinning nature of the blood depending on the local strain rate. Using the computational model, numerical investigations have been performed for Newtonian and non‐Newtonian flows for different frequencies and input pulse forms. The haemodynamic quantities observed in total cavopulmonary connection (TCPC) for the above conditions suggest that there are considerable differences in average (about 25–40%) and peak (about 50%) WSS distributions, when the non‐Newtonian behaviour of the blood is taken into account. The lower WSS levels observed for non‐Newtonian cases point to the higher risk of lesion formation, especially at higher pulsation frequencies. A realistic pulse form is relatively safer than a sinusoidal pulse as it has more energy distributed in the higher harmonics, which results in higher average WSS values. The present study highlights the importance of including non‐Newtonian shear thinning behaviour for modelling blood flow in the vicinity of repaired arterial connections. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.