基于Elrod算法的线接触乏油热弹流润滑分析

为研究中低速、中等载荷工况下不同供油条件对接触区润滑特性的影响,假设润滑剂分别为Newton流体和Ree-Eyring流体,建立考虑供油条件的线接触热弹流润滑模型。采用Elrod算法,将入口供油量作为输入参数,求解接触区油膜压力、膜厚和油膜温度的完全数值解。结果表明:随着入口供油量的降低,接触区入口气液界面位置逐渐向Hertz接触区移动;相同供油条件下,随着速度和载荷的增大,入口气液界面位置逐渐向Hertz接触区移动,乏油程度增加;随着供油量的增加,中心膜厚和最小膜厚也相应增加,且中心膜厚更易受供油量的影响;在乏油润滑条件下,Newton流体计算得到的油膜温度明显高于Ree-Eyring流体;随供油量的增加,Ree-Eyring流体的油膜最高温度增加,而Newton流体的油膜最高温度有先降低后增加的趋势;对于给定的工况,当入口等效供油膜厚接近该种工况下接触区处于充分供油状态下的最小膜厚时,接触区内的最高温升是相对最小的。     

指数率非牛顿流体线接触时变热弹流润滑分析

应用多重网格法,求解得到了指数率（Power Law）非牛顿流体在线接触时变变温条件下的弹流润滑数值解。分析了稳态条件下流变指数n对压力、油膜厚度及温度的影响;时变条件下流变指数n对承载量和摩擦因数的影响。结果表明：稳态条件下,随着流变指数n的减小,油膜厚度增大,油膜人口压力和第二压力峰也在增大,出口温度减小,其它部分温度升高;时变条件下,流变指数n对承载量的影响主要集中在π／2与3π／2附近且在π／2附近影响显著;随着流变指数n的增大摩擦因数明显增大,且时变周期内摩擦因数的波动变大。     

指数率非牛顿流体的等温线接触弹流润滑分析

应用多重网格解法，求得了指数率非牛顿流体在稳态等温线接触条件下的弹流润滑数值解，分析了油膜压力和油膜厚度随指数及滑滚比的变化关系，并与相同工况下牛顿流体弹流润滑的结果进行了比较。     

线接触弹流脂润滑的数值分析及其应用

基于Ostwald模型建立了脂润滑控制方程,运用多重网格法求得等温线接触脂润滑弹性流体动力润滑数值解。以轿车轮毂轴承为例,分析了主要工况参数对滚子-滚道接触处润滑膜压力分布和润滑膜形状的影响。结果表明:所采用的脂润滑分析方法是可行的,能够较好地模拟轮毂轴承的脂润滑情况,可为开发轮毂轴承提供数值分析手段。     

线接触弹流润滑综合数值分析

应用多重网格法和多重网格积分法数值求解rNewton流体和Ree-Eyring流体线接触等温和热弹流润滑问题,分析了滑滚比对摩擦因数的影响,指出了润滑油的流变性和热效应对线接触弹流润滑油膜粘度的影响,以及不同滑滚比时压力、膜厚和温度的分布规律。结果表明：等温润滑时的摩擦因数随着滑滚比的增加而增加,热弹流润滑时的摩擦因数随着滑滚比的增加先增加后减小,热效应和非牛顿流体的剪稀作用均会使润滑油的等效粘度降低,从而影响摩擦因数;热效应的存在使油膜变薄,且在所讨论的工况条件下Newton流体的膜厚比Ree-Eyring流体的稍薄,热效应使第二压力峰变矮,且Ree-Eyring流体的第二压力峰矮于Newton流体的第二压力峰;纯滚动时,Ree-Eyring流体的温度比Newton流体的温度高,有滑滚比时,Newton流体的温度比Ree-Eyring流体的温度高,且油膜的温度随滑滚比的增加而增加。     

线接触往复运动的热弹流润滑特性研究

应用数值分析方法求解了线接触往复运动工况下的热弹性流体动力润滑特性.假设所研究的润滑油服从Ree-Eyring流变模型.计算结果显示:由于挤压效应,油膜在行程末端形成凹陷.在行程中由于楔形效应和挤压效应的共同作用出现波动. 即使油膜中温升很小,热效应对摩擦因数和膜厚仍起重要作用.     

大滑滚比条件下非牛顿流体线接触热弹流润滑分析

研究在大滑滚比条件下,光滑表面Ree-Eying流体热弹性流体动力润滑接触中油膜的变化。建立大滑滚比下使用Eying流体的时变热弹流数学模型,使用多重网格方法求解雷诺方程、弹性变形方程,使用逐列扫描法求解油膜和固体能量方程,获得大滑滚比情况下非牛顿流体线接触热弹性流体动力润滑数值解。结果表明:随着滑滚比的增大,压力凸起、油膜起始于接触区右侧且不明显,此后随着滑滚比的增加,压力凸起和油膜凹陷逐渐向中心接触区移动,压力峰变大,中心凹陷加深。同时温度曲线也逐渐升高,中高速条件下油膜最大温升曲线的凸起也是起始于接触区右侧最后移动到接触区中心。     

线接触非稳态弹流润滑的完全数值解及其应用研究

本文提出了Nowton-Raphson迭代与低松驰迭低联合求解一般非稳态弹流问题的数值方法。该方法参数范围广,收敛速度快。通过对各种非稳态弹流润滑过程的数值模拟,阐明了一些非稳态弹流润滑的特征,发现了压力“双峰”现象。最后,本文针对凸轮－挺柱副非稳态弹流润滑问题的实例,进行了完全数值模拟,获得了成功。     

线接触脂润滑热弹性流体动力润滑数值分析

基于Ostwald模型建立的脂润滑控制方程与能量方程联合求解,通过压力-温度的循环来计算线接触脂润滑热弹性流体动力润滑数值解。分析了一般工况参数对润滑膜压力分布和润滑膜形状的影响,探讨了不同工况下热效应对脂润滑弹流数值解的影响。     

零卷吸点接触热弹流润滑的反常现象分析

应用Ree-Eyring流体，求得了零卷吸工况点接触热弹流润滑的完全数值解，分析了凹陷深度随表面速度的变化规律。结果表明，在低速工况下，Ree-Eyring非牛顿流体模型能更合理地解释此种润滑现象的特征，固体内沿X、Y方向的热传导不容忽视。     

Thermal Elastohydrodynamic Lubrication of Point Contacts Using a Newtonian/Generalized Newtonian Lubricant

The classical ElastoHydroDynamic (EHD) theory assumes a Newtonian lubricant and an isothermal operating regime. In reality, lubricating oils do not behave as perfect Newtonian fluids. Moreover, in most operating conditions of an engineering system, especially at high speeds, thermal effects are important and temperature can no longer be considered as constant throughout the system. This is one reason why there has always been a gap between numerical results and experimental data. This paper aims to show that this gap can be reduced by taking into consideration the heat generation that takes place in the contact and using appropriate rheological models. For this, a unique thermal ElastoHydrodynamic lubrication model is developed for both Newtonian and non-Newtonian lubricants. Pressure, film thickness and traction results are then compared to their equivalent isothermal results and experimental data. The agreement between thermal calculations and experiments reveals the necessity of considering thermal effects in EHD models.     

Elastohydrodynamic Lubrication of Rough Surfaces under Oscillatory Line Contact with Non-Newtonian Lubricant

This paper presents the results of a transient analysis of elastohydrodynamic lubrication (EHL) of two parallel cylinders in line contact with a non-Newtonian lubricant under oscillatory motion. Effects of the transverse harmonic surface roughness are also investigated in the numerical simulation. The time-dependent Reynolds equation uses a power law model for viscosity. The simultaneous system of modified Reynolds equation and elasticity equation with initial conditions was solved using the multigrid, multilevel method with full approximation technique. The film thickness and the pressure profiles were determined for smooth and rough surfaces in the oscillatory EHL conjunctions, and the film thickness predictions were verified experimentally.

For an increase in the applied load on the cylinders or a decrease in the lubricant viscosity, there is a reduction in the minimum film thickness, as expected. The predicted film thickness for smooth surfaces is slightly higher than the film thickness obtained experimentally, owing primarily to cavitation that occurred in the experiments. The lubricant film under oscillatory motion becomes very thin near the ends of the contact when the velocity goes to zero as the motion direction changes, but a squeeze film effect keeps the fluid film thickness from decreasing to zero. This is especially true for surfaces of low elastic modulus. Harmonic surface roughness and the viscosity and power law index of the non-Newtonian lubricant all have significant effects on the film thickness and pressure profile between the cylinders under oscillatory motion.     

非牛顿热弹性流体动力润滑的能量参数

面向非牛顿热弹性流体动力润滑,定义了一个能量参数,它综合考虑了尺度效应、非牛顿效应和热效应。经过数值解验证了该参数的独立性,通过改变尺度讨论了该参数的变化对选择弹流模型的影响。结果表明:当该参数较小时,热效应可以忽略,牛顿流体热模型和Eyring流体热模型可分别用对应的等温模型来替代;而当该参数增大到一定值时,非牛顿效应可以忽略而热效应则必须加以考虑,此时Eyring流体热模型可用牛顿流体热模型来替代。     

弹性流体动力润滑的热效应

简述热弹性流体动力润滑的概念、理论的发展及其科学基础。在给出一组典型的点接触热弹流数值解之后,通过实例集中描述5种热效应,即摩擦因数与滑滚比之间的关系、入口温升导致油膜减薄、尺度效应、热黏度楔效应和固体温度效应。澄清了润滑工程界对热弹流润滑的几个模糊理解,指出热弹流研究面临的主要困难,并展望其发展前景。     

高速线接触热弹流分析

应用多重网格法和多重网格积分法,开发了线接触弹性流体动力润滑C 计算程序.针对航空领域中无量纲速度为10-9的高速线接触弹流情况,应用该程序求得了高速情况下Newton流体和Ree-Eyring流体的弹流数值等温解及热解,分析了热效应和非牛顿性对润滑的影响,验证了计算程序的可靠性.在相同无量纲速度下,研究了滚滑比和滑油粘度对润滑性能的影响.结果表明:随着滚滑比的增加压力峰逐渐变小,油膜厚度变薄,油膜温度显著增加;高速情况下,粘度大的润滑油可以增加油膜厚度,但是压力峰增大,油膜温度也升高很多.     

基于有限长线接触的锥齿轮热弹流润滑分析

为了研究锥齿轮的热弹流润滑机理,基于弹性流体动力润滑理论,建立有限长线接触模型,研究了直齿圆锥齿轮热弹流润滑特性。首先,将直齿圆锥齿轮热弹流问题近似等效为两同向圆锥滚子的准稳态热弹流润滑问题,应用多重网格法和逐列扫描法求解了锥齿轮整个接触线上的油膜压力、油膜厚度及固体和油膜中层的温度。结果表明,直齿圆锥齿轮沿齿宽方向上各点的压力、膜厚、温度均不相同。其中,小端的油膜压力略大于大端的油膜压力;小端的油膜厚度小于大端的油膜厚度;沿齿宽方向的温度分布差异较为明显,油膜中层的温度大于两固体表面的温度。该研究为直齿圆锥齿轮的润滑设计提供一定的理论依据。     

指数率流体热弹流润滑分析

应用多重网格技术,求得了指数率非牛顿流体线接触热弹流润滑的数值解,分析了油膜压力、厚度和温度等随流变指数、速度参数、滑滚比及载荷参数的变化关系,并与相同工况下的等温解进行了比较。结果表明,随着流变指数的增加,油膜厚度和温度、入口处的当量粘度、最小膜厚、中心膜厚和最大温升均增大,而油膜压力和摩擦因数的变化较小。指数率流体弹流润滑问题的热效应不可忽略;与压缩功项相比,油膜能量方程中的热耗散项对温度的影响最大。同时,无量纲速度参数、滑滚比和载荷参数等均影响热弹流润滑特性。