基于N-S方程的微造型表面动压润滑性能的分析研究

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边界润滑条件下表面微细织构减摩特性的研究

2007年12月第32卷第12期润滑与密封LUBR I CATI O N ENGI N EER I N GDec 12007Vol 132No 1123基金项目:国家863计划项目(2006AA04Z321)1收稿日期:2007-07-18作者简介:王晓雷(1963—),男,教授,博士.E 2mail:xl_wang @nuaa 1edu 1cn 1边界润滑条件下表面微细织构减摩特性的研究3王晓雷　王静秋　韩文非(南京航空航天大学江苏省精密与微细制造技术重点实验室　江苏南京210016)摘要:表面织构(Surface texture )已被证明是一种提高表面承载力和改善表面摩擦学特性的有效方法。

然而在边界润滑条件下,500n m )相对滑动速度为摩效果。

关键词:中图分类号:under Boundary Lubr i ca ti onW a ng Xi ao l e i W a ng J i ngq i u Ha n W e nfe i(J iangsu Key Laborat ory of Precisi on &M icr o 2manufacturing Technol ogy,Nanjing University of Aer onautics &A str onautics,Nanjing J iangsu 210016,China )Abstract:Surface texture has p r oven t o be effective t o i mp r ove the load carrying capacity and tribological p r operties ofcontacting surfaces .However,it is still unclear how surface texture influences the tribol ogical p r operties under boundary lu 2brication condition .Five kinds of scratch patterns were fabricated on the steel surface with vari ous dep th and density (125～500n m )by a nano 2indentor,and their tribological p r operties were evaluated under boundary lubricati on using a modified four 2ball tester at the load of 100～300N and relative sliding s peed of 0119～1133m /s .It is sho wn that a l ow dense pat 2tern of scratches with the dep th of 125nm has an obvious fricti on reducti on effect .Keywords:surface texture;boundary lubricati on;fricti on;scratch　纳米技术的出现开创了技术革命的新时代。

表面织构润滑减摩的国内外研究现状及进展

第50卷第12期表面技术2021年12月SURFACE TECHNOLOGY·217·表面织构润滑减摩的国内外研究现状及进展黄云磊，钟林，王国荣，魏刚，彭事超（西南石油大学，成都 610500）摘要：表面织构是源自于自然界生物非光滑表面的微纳米结构，这些微观结构使得生物在进化过程中呈现出优异的自润滑和抗磨减摩性能。

国内外研究也一致表明，表面织构是改善表界面摩擦学特性的一种有效手段，可使材料表面实现自润滑效果，并且能够减少摩擦磨损带来的机械设备提前失效和能源耗损。

从表面织构的形态特征及其作用机制出发，对近年来表面织构在润滑减摩方面的国内外研究现状及进展进行调研分析。

讨论了表面织构形状（规则织构、不规则织构等）、织构分布形式（全织构分布、部分织构分布等）、织构几何参数（深度、面积比、深径比等）、工况参数（载荷、速度等）等因素，对织构化表面润滑减摩性能的影响，同时总结了表面织构润滑减摩作用机制研究中面临的难题。

提出未来应重点开展极端工况、混合润滑状态下多类型复合织构的润滑减摩作用机制，考虑动态磨损的表面粗糙度与织构协同作用润滑减摩规律和仿生微织构与涂层耦合作用下抗磨性能等方面的研究，从而进一步推动表面织构在润滑减摩领域的工程应用。

关键词：表面织构；摩擦；润滑；减摩；表面粗糙度；涂层中图分类号：TH117 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2021)12-0217-16DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2021.12.022Research Status and Progress of Surface TextureLubrication and Friction ReductionHUANG Yun-lei, ZHONG Lin, WANG Guo-rong, WEI Gang, PENG Shi-chao(Southwest Petroleum University, Chengdu 610500, China)ABSTRACT: Surface texture is a kind of micro-nano structure derived from the non-smooth surface of natural organisms.These microstructures enable organisms to exhibit excellent self-lubricating, anti-wear and friction reduction properties during the evolution process. The studies at home and abroad have also consistently shown that surface texture is an effective means to improve the tribological performance of the surface, which can realize the self-lubricating effect of the material surface and reduce the premature failure of mechanical equipment and the energy consumption caused by friction and wear. In this paper, from the perspective of the morphological characteristics of surface texture and its mechanism of action, the research status and收稿日期：2020-11-29；修订日期：2021-06-01Received：2020-11-29；Revised：2021-06-01基金项目：国家重点研发计划（2018YFC0310201，2019YFC0312305）；国家自然科学基金面上项目（51775463）；国际合作项目（2019-GH02- 00055-HZ）；省级大学生创新创业训练项目（S202010615075）Fund：National Key R&D Program of China (2018YFC0310201, 2019YFC0312305); General Program of the National Natural Science Foundation of China (51775463); International Cooperation Projects (2019-GH02- 00055-HZ); College Students' Innovative Entrepreneurial Training Plan Program (S202010615075)通讯作者：钟林（1985—），男，博士，实验师，主要研究方向为油气装备的仿生摩擦学。

流体力学-N-S方程

dvx v x v x v x v x 1 p 2 vx vx vy vz x dt t x y z dvy v y v y v y v y 1 p 2 Y vy vx vy vz y dt t x y z 1 p 2 dvz v z v z v z v z Z vz vx vy vz z dt t x y z X
实际流体的运动微分方程
——纳维-斯托克斯方程式（N-S方程式）
以应力表示的黏性流体运动微分方程式
• 一、作用在流体微元上的应力在粘性不起作用的平衡流体中，或者在没有粘性的理想运动流体中，作用在流体微元表面上的表面力只有与表面相垂直的压应力，而且压应力又具有一点上各向同性的性质。
图一
v x x v y
（6）
由式（6）可以看出，由于各个方向的直线应变速度不见得相等，因而这种由于粘性阻碍作用所产生的法向应力也是各向不等的，p'xxp'yyp'zz统称为一点上的各项异性压强。 • 于是在实际流体运动时，一点上的法向应力除了由于分子运动统计平均的各向同性压强p之外，还需加上由于粘性影响而与直线变形有关的各向异性压强，最后可以得到法向应力与直线应变速度之间的关系为
（9）
此式说明一点上的各向同性压强也就是不可压缩实际流体中不同方向压强的算术平均值。这给具体计算实际流体中的压强带来很大的方便，我们无需进一步研究各向异性压强，只要找出各向同性压强与其他流动参数之间的关系，则据此算出的各向同性压强事实上也就是不可压缩实际运动流体一点上的流体动压强。
p的含义
但是在运动着的实际流体中取出边长dx、dy、 dz的六面体微元，如右图1多示，由于粘性影响，当微元有剪切变形时，作用在微元体ABCDEFGH上的表面力就不仅有压应力p，而且也有切应力τ 。当微元有直线变形时，一点上的压应力也不再具有各项同性的性质了。

多圆弧与三角形复合织构表面的动压润滑性能

关键词：复合表面织构；ＦＣＤ；动压润滑
中图分类号：Ｈ１Ｔ１７
文献标志码：Ａ
文章编号：１７ —７７（００００５０６１７５２１）３— ２４— ５
Ｈｙｒｄｎｍｉｕｒｃｔｏｅｆｒａｃｎｍｕｔ－ｅｔｒｄｓｒａｅｄｏｙａｃｌｂｉａｉｎｐｒｏｍｎｅｏｌｔｘｕｅｕｆｃｉ
Ｋｅｒｓｙｗｏｄ：ｍｕｔｔｘｕｅｕａｅＦｌ — ｔｒｄｓｒｃ；ＣＤ；ｈｄｏｙａｃｌｂｉａｉｎｉｅｆｙｒｄｎｍｉｕｒｔｃｏ
适当的表面织构能够改善动压润滑性能，降低运动副表面的摩擦与摩损，并应用于机械密封、活塞
（ｃｏｌｆｃａｉｌｎｉｅｒｇｉｇｕＵｉｒｔ，ｈｎｉｎ，ｉｎｓ１０３，ｈｎ）Ｓｈｏｏｈｎｃｇｎｅｉ，ＪｎｓｎｖｓｙＺｅｊｇＪｇｕ２２１ＣｉａＭｅａＥｎａｅｉａａ
Ａｂｓｒｃｔａｔ：ＡｐｏｉｔｕａｅｔｘｕｅｃｎｉｒｖｙｒｄｎｍｉｌｒｃｔｏｐｒｏｍａｃｏｉｅｔｃｐｒｐｒａｅｓｒｃｅｔｒａｍｐｏｅｈｄｏｙａｃｕｂｉａｉｎｅｒｎｅｆｒｋＡＬＦＪＡＮＧＳＵ０ＩＵＮＩＥＲＳＩＶＴＹ（ｔｒｌｃｅｃｄｔｎＮａｕａＳｉｎｅＥｉｏ）ｉ
／
ｄｉ１．９９ｊｉｎ１７ —７７．０００．０ｏ：０３６／．ｓ．６１７５２１．３０２ｓ

基于表面织构的机械部件摩擦学性能改善研究进展

的凹坑和平行或成网状分布的槽形，在所有参数中，织构尺寸和深度的比值对摩擦性能的影响较大。同时表面织构的分布对摩擦因数也有较大的影响，如采用局部织构可比全面织构提高耐摩擦磨损性能，同时可降低织构成本【。在表面织构技术的发展过程中，出现了各种各样的方法，目前普遍使用的有激光表面织构技术（Ｓ）、ＬＧＬＴＩＡ和Ｕ技术、反应离子蚀刻技术Ｖ
ｔｅｐｅｅｔｔｄｎｉｒｖｎｒｏｏｉａｅｏｍａｃｆｍｅｈｎｃｌａｔｕｈａｃａｉａｅｌ，ｓｉｅｅｉｇ，ｃｌｄｒａｄｐｓｈｒｓｎｕｙｏｍｐｏｉｇｔｂｌｇｃｐｒｒｎｅｏｃａｉａｒｓｓｃｓｍｅｈｎｃｌａｓｌｒｂａｎｓｉｌｆｐｓｄｒｙｉｅｎｉ— ｎ
制。
分析表明，动环上的微坑通过产生动压提高了气膜开启力。ＹＦＬＭＡＥＤＮ等０用数值模型分析了局部织构对气密封摩擦性能的影响，结果表明：摩擦性能主要受到面积密度的影响，直径大小对其影响甚微。面积密度为０７和量纲一的深度为１４的局部织构可．．得到最佳的静压膜刚度和效率。王楠等人主要计算了气体润滑微孔端面机械密封气膜稳态和动态压力分布，研究了频率数、面积比和布孔方式等参数对密封动态刚度和阻尼等表征气膜特性参数的影响。彭旭东等研究了激光加工多孔端面干式气体密封的临界静压开启特性，分析了周向开孔比、径向开孔比、深径比、面积密度等微孔几何参数对临界开启力以及气膜刚度的影响规律。ＢＩｈｏｉ建立了表面织构ＡａｘａＳｎ为椭圆微坑的气密封理论模型，考察在不同的转速、压力和间隙操作条件下几何参数对动压的影响。结果表明椭圆微坑方向选择合理时可显著提高微坑的动压效应，在转速为３０ｍｎ时开启力可提高２％。０ｒｉ０／０２２滑动轴承．由于推力轴承和密封在理论模型上的相似性，各国学者在机械密封表面织构取得重大进展的基础上，

点接触弹流润滑条件下表面弹性变形研究

点接触弹流润滑条件下表面弹性变形研究沈锦龙;薛正堂;衡传富;刘小君【摘要】为研究弹流润滑条件下点接触表面变形及其对表面性能的影响,采用激光微织构法制备了一组不同形貌参数的滚动轴承滚道表面试件,基于表面频谱分析和弹流润滑快速算法(幅值缩减法)分析了试件在不同工况参数下的弹性变形.使用ISO 25178三维形貌参数体系对变形前后表面进行表征,研究了点接触弹流润滑状态下表面形貌的弹性变形与载荷、转速的关系.研究结果表明,弹流接触使表面形貌发生显著的弹性变形,载荷、转速等工况参数对变形量影响较大,表面弹性变形使得形貌参数发生显著变化.【期刊名称】《中国机械工程》【年(卷),期】2019(030)014【总页数】8页(P1696-1702,1712)【关键词】弹性流体动力润滑;幅值缩减;激光微织构;三维形貌参数【作者】沈锦龙;薛正堂;衡传富;刘小君【作者单位】合肥工业大学摩擦学研究所,合肥,230009;阜阳轴承有限公司,阜阳,236000;阜阳轴承有限公司,阜阳,236000;合肥工业大学摩擦学研究所,合肥,230009【正文语种】中文【中图分类】TH117.20 引言点接触摩擦副广泛应用于机械设备传动机构中，其主要润滑形式为弹流润滑。

提高润滑油膜厚度是点接触摩擦副性能优化、寿命延长的关键。

弹流润滑状态下的油膜厚度和压力分布与表面形貌紧密相关[1-2],即使是尺度很小的表面粗糙度(小于润滑油膜厚度)也会使压力和膜厚产生较大的波动[3]。

点接触区域小、压力大，两接触界面必然会发生不可忽视的弹性变形[4-5],对接触区弹性变形特征进行研究有助于弹流润滑性能的分析和改善。

国内外学者针对表面形貌影响弹流润滑性能这一命题已进行了大量理论与实验研究。

早期研究中用均方根粗糙度Rq定量表征表面形貌，用参数Λ和κ描述表面粗糙度与润滑油膜厚度之间的关系，预测效果较为粗略[6-7]。

随着计算机技术的发展，粗糙表面弹流润滑问题的数值求解变得更为精细[8]，但由于计算效率低下(一个真实粗糙表面的计算时长可达数天[9])，不适合在工程实践中直接采用。

基于Navier滑移的油膜缝隙微流动特性数值分析

摘要：针对液压系统中微米级油膜缝隙流动内的近壁面滑移微观尺度效应，采用计算流体力学（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｆｌｕｉｄｄｙｎａｍｉｃｓ，ＣＦＤ）方法分析壁面滑移作用对微米级油膜缝隙流动规律特性的影响。在对静压支承系统中封油边内油膜缝隙流动进行边界条件处理时，采取了壁面滑移速度与壁面滑移系数和当地局部速度梯度都成正比的Ｎａ“盯滑移模型边界条件。在数值模拟和理论基本吻合的基础上，进一步讨论分析壁面滑移系数对微米级油膜缝隙流动特性的影响，侧重分析考虑壁面表观粘度系数、温粘特性和非牛顿流体属性对微米级油膜缝隙流动特性分布和缝隙壁面滑移速度大小的影响。研究表明在微观尺度下具有界面滑移的油膜缝隙流动区别于无滑移的缝隙流动特性，壁面材料特性系数≯＝ｏ．０１时，缝隙壁面的滑移速度越大，油膜缝隙流动分布均匀。其温粘特性将最大限度地影响壁面滑移速度大小和缝隙流动特性分布。关键词：油膜缝隙流动界面滑移Ｎａｖｉｅｒ滑移中图分类号：０３５
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒｍｉｃｒｏｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｓｌｉｐｐａｇｅｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎａｄｊａｃｅｎｔｔｏｗａｌｌｉｎｍｉｃｒｏ－ｓｃａｌｅｇａｐｆｌｏｗｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｙｓｔｅｍ，ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ
ｆｌｕｉｄｄｙｎａｍｉｃｓ（ＣＦＤ）ｍｅｔｈｏｄｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｗａｌｌｓｌｉｐｏｎｆｌｏｗｂｅｈａｖｉｏｒｓｉｎｍｉｃｒｏ－ｓｃａｌｅｇａｐ．ＴｈｅＮａｖｉ盯ｓｌｉｐ
图ｌ中封油边内缝隙流动即为油膜缝隙流动，
缝隙厚度＾仅为几十微米，此流动属于微流动动力学研究范畴。封油边半径尺寸ｒ２远大于缝隙厚度ｈ，
封油边内的油膜在进出口压力差（卸＝Ｐｏｕｔ－Ｐｉ。）作用

(整理)微观表面形貌流体动压润滑效果的二维CFD有限元分析

微观表面形貌流体动压润滑效果的二维CFD有限元分析摘要本文报道了一系列关于具有微观形貌的两平行表面的流体动压润滑效果。

研究两种参数类型的凹槽，其中固定表面具有相同的润混膜厚度，另一表面光滑运动。

运用CFD分析了全膜润滑的流体动压效果。

结果表明，在流体润滑情况下，引入表面织构使得润滑膜压力提高，从而提高了由于流体动压润滑产生的表面承载力，该承载力与雷诺参数有关，并且随着凹槽宽度和深度的增加而增加。

然而，在某一的特定深度下，在凹槽表面出现涡流现象，并且在其附近达到最大承载力。

摩擦力随着凹槽深度和宽度的增加而减少，在所有研究的模型中，寻找到了最优的表面织构。

1 引言润滑的目的是为了分离两接触表面减少摩擦磨损，通过润滑膜产生压力分离两表面，并产生承载力。

两表面的相对运动促使润滑油进入凹槽产生压力。

为了提高效能和效率，降低磨损和形成流体动压润滑的风险，研究压力形成的各种影响因素是十分重要的。

本研究的目的是研究表面织构对两平行表面之间流体动压润滑效果的影响。

文献[1/2]给出了表面织构对轴承表面性能的重大影响。

文献[3]表明往复运动的织构表面的摩擦力得到很大降低。

Glavatskih等人[4]研究表明，表面织构在止推轴承表面形成了更厚的润滑膜和更小的能量损失。

通过表面织构提高承载效率的机制还不清楚，因此对某一个体的影响进行理论分析时必要的。

文献[5/6]利用雷诺方程模拟了静止表面的球形凹槽表面织构的流体动压润滑效果。

形成油膜承载力的一方面是表面凹槽形成的空化现象，文献[7]中，Brizmer等人利用雷诺方程和空化模型，研究了由于空化现象使得止推轴承的承载力提高。

在两个凹槽的交叉部分空化现象可能导致两相流动，为了实现静压积累必须使两相流动转换为单相流动。

由于凹槽和油膜的几何影响，只有当液体从外部的凹槽补充时才能形成单向流动。

在实际情况中，液体供给凹坑的现象并不清楚，尤其是考虑侧漏问题时，这也是为什么空化现象的影响有限的原因，因此，必须研究其他可能增加承载力的因素。

表面凹痕织构动压承载性能的CFD分析

中图分类号：Ｔ１．文献标识码：Ａ文章编号：０５０５（０１９— ５４Ｈ１７１２４— １０２１）０９—
ＣＦＤａｙｉｎＨｙｏｎａｉａｉｇＡｎｌｓｓｏｄｒｄｙｍｃＢｅｒｎ
ＣａｃｔｆＳｆｃｒｏｅＴｅｔｒｐａｉｙｏｕｒａｅＧｏｖｘｕｅ
Ｃｉａ２ＣｌｇｆＭｅｈｎｃｌａｄＥｅｔｎｃＥｇｎｅｎ，ａｊｇＦｒｓｙＵｉｅｓｙＮｎｉｇＪａｇｕ２０３Ｃｉａｈｎ；．ｏｌｅｏｃａｉａｎｌｃｒｉｎｉｅｒｇＮｎｉｏｅｔｎｖｒｉ，ａｊｉｎｓ１０７，ｈｎ）ｅｏｉｎｒｔｎ
ＺｈｎｅｑａＺｈａａｆＷｎｉｎｌｕＨｕＭａＣｈｎｏｅｂＺｈｕＹｕｎａＴａｇＷｅｏｎｌｔｃｌｎｉｅｒｇＣｉａＵｉｒｉｆｉｉ１ＳｈｏｏＭｃａｉｄＥｅｒａＥｇｅｎ，ｈｎｎｖｃｙｏＭｎｎａａｃｉｎｉｅｔｇ＆ＴｃｎｌｙＸｚｏｉｇｕ２１１，ｅｈｏｇ，ｕｈｕＪｎｓ２６ｏａ１
表面凹痕织构动压承载性能的ＣＤ分析Ｆ
张文谦朱
（．中国矿业大学机电工程学院１
华马展波周元凯唐
玮
江苏南京２０３）１０７
江苏徐州２１１；２南京林业大学机械电子工程学院２１６．
摘要：为研究表面凹痕织构的动压承载性能，在建立其几何模型的基础上，采用基于ＮＳ方程的ＣＤ方法研究不 — Ｆ

计入润滑油粘压效应和表面形貌的倾斜轴颈轴承润滑分析

（ｃｏｌｆｃａｉａａｄＡｔｏｉｎｉｅｎ，ｅｅＵｉｒｔｏｅｈｏｇ，ｅｅ２００，ＣｉａＳｈｏｏｈｎｃｌｎｕｍｔｅＥｇｅｒｇＨｆｉｎｅｓｙｆｃｎｌｙＨｆ３０９ｈ）ＭｅｏｖｎｉｖｉＴｏｉｎＡｓａｔＴｅｆｍｔｃｎｓｅｕｔｎｃｎｉｅｎｅｏｍａｍｉｌｎｎｕｆｗｒ．ｅａｅａｅｅｎｌｑａｂｔｃ：ｈｌｈｋｅｓｑａｉｏｓｒｇｈｕｌｓｉｍｅｔｓｔｏａｄＴｖｒｇｙｏｓｕ— ｒｉｉｏｄｉｔｊａｇｉｐｒｈＲｄｅ
关键词：滑动轴承；粘压效应；表面粗糙度；轴颈；倾斜；润滑
中图分类号：Ｈ３。１Ｔ１３３文献标识码：Ａ文章编号：００— ７２２０）２— ０４— ４１０３ａｃａｙｉｏｉａｉｎｄＪｕｎｌＢｅｒｎｎｉｅｉｇｂｉａｉｒｏｍｎｅＡｎｌｓｓｆＭｓｌｅｏｒａａｉｇＣｏｓｄｒｎｏｇ
Ｏｉ’ ｓｏｉｙ —ＰｒｓｕｅＥｆｅｔａｄｕｇｕｆｃｓｌＳＶｉｃｓｔｅｓｒｆｃｎＲｏｈＳｒａｅ
ＷＡＮＺｅｇ—ｈａＵＪｎ，ＧｈｎＧｈｎｕ，ＳＮｕＵＩＣａｇ—ｌｉｎ，ＬＵＪａｇ—ｌＩｉｎｉｎ
ｔｎｉｕｅｏａａｙｅｔｅｌｂｃｔｎｐｒｒｎｃ．Ｃｎｉｅｎｉ’ ｉｃｓｔ —ｐｅｓｒｆｃｓｎｃｓａｙｆｒａａｙｉｓｓｄｔｎｚｕｒａｉｅｆｍａｅｏｌｈｉｏｏｏｓｄｒｇｏｌＳｖｓｏｉｉｙｒｓｕｅｅｅｔｅｅｓｒｌ — ｉｏｎ

活塞环动力学及其对润滑油流动等影响研究的现状、分析和展望

活塞环运动由整个内燃机工作循环中变化的
考虑活塞环变形和活塞二阶运动的影响，文献
［１出了应用经典方程的分析模型。３提，４
ＭｔＰＩｉ－＝（）２
力和力矩决定，体上可以分为两类。则运动和总规
ＦｉＦｐＦａＦ一Ｆ一如０ｏｇＦ一ｉＦ：ｌ＋ｓ＋ — （）３
活塞环是内燃机关键零部件之一．与活塞和其气缸套配合工作。成内燃机动力源组件。活塞环组
活塞环动力学分析中。塞环背和环岸的气体活压力一般根据质量守恒原理，立的计算模型［１：建６为，７
回转运动，与内燃机转速、气缸的喇叭状磨损、变形等密切关联。文献［１Ｏ制了专业分析软件，ｌ研可以完成活塞环组的径向、轴向和扭转运动特性
活塞环的运动动力学特性是其最重要的工作
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基于MPS法的行星轮系飞溅润滑特性研究

2023年第47卷第10期Journal of Mechanical Transmission 基于MPS 法的行星轮系飞溅润滑特性研究师陆冰1,2 陈慧潇3 颜世铛2 汪军2 丁昊昊1 裴帮2 刘忠明2 王文健1（1 西南交通大学摩擦学研究所，四川成都 610031）（2 郑州机械研究所有限公司，河南郑州 450001）（3 西南交通大学唐山研究院，河北唐山 063000）摘要为了分析盾构机主驱动减速器行星齿轮传动润滑特性，采用移动粒子半隐式(Moving Par⁃ticle Semi-implicit ，MPS)法建立了单级行星轮系飞溅润滑仿真模型。

通过对比分析不同工况下行星轮系运动过程中的系统内部润滑油液粒子分布、速度场、压力场、轮齿啮合区域油液粒子数量及各旋转部件所产生的搅油阻力矩，研究了输入转速、初始油位高度以及油温对系统润滑效果与搅油损耗功率的影响。

结果发现，油液粒子速度与压力随减速器的输入转速和油位高度的增加而增大，转速和油位过低将导致减速器内油液粒子分布不均匀；行星轮与太阳轮、内齿圈啮合区粒子数随输入转速和油温增加而减少，随油位高度降低而减少，其中，太阳轮啮合区为润滑不良风险区；系统搅油损耗功率受输入转速的影响最为显著，随转速的增加呈指数上升趋势，油位高度与油温的影响相对较小；在各工况下，3个行星轮产生的搅油损耗功率在总的搅油损耗功率中占比最大。

关键词行星轮系飞溅润滑移动粒子半隐式法搅油损耗功率Research on Splash Lubrication Characteristics of the Planetary Gear TrainBased on the MPS MethodShi Lubing 1,2 Chen Huixiao 3 Yan Shidang 2 Wang Jun 2 Ding Haohao 1Pei Bang 2 Liu Zhongming 2 Wang Wenjian 1（1 Tribology Research Institute ， Southwest Jiaotong University ， Chengdu 610031， China ）（2 Zhengzhou Research Institute of Mechanical Engineering Co.， Ltd.， Zhengzhou 450001， China ）（3 Tangshan Institute ， Southwest Jiaotong University ， Tangshan 063000， China ）Abstract In order to analyze the lubrication characteristics of the planetary gear transmission of shieldmain drive reducers, a simulation model of splash lubrication of the single-stage planetary gear train is established using the moving particle semi-implicit (MPS) method. By comparing the distribution of lubricating oil particles, velocity field, pressure field, the number of lubricating oil particles in the meshing area of gear teeth and the churning resistance moment produced by each rotating part during the planetary gear trainmovement under different working conditions, the influence of input speed, initial oil level height and oiltemperature on the system lubrication effect and churning loss power are studied. The results show that the oil particle velocity and pressure increase with the increase of the input speed and oil level, and the low speed and oil level height will lead to the uneven distribution of oil particles in the reducer. The number of particles in the meshing zone between planetary gears, sun gears and inner gear rings decreases with the increase of input speedand oil temperature, and decreases with the decrease of oil level height. The meshing area of sun gears is the risk area of poor lubrication. The power loss of the system is most significantly affected by the input speed, andincreases exponentially with the increase of the speed, while the influence of oil level height and oil temperature is relatively small. In each working condition, the churning loss power generated by the three planetary gearstakes the largest proportion in the total churning loss power.Key words Planetary gear train Splash lubrication Moving particle semi-implicit method Churningloss power文章编号：1004-2539（2023）10-0001-09DOI ：10.16578/j.issn.1004.2539.2023.10.0011第47卷0 引言飞溅润滑是齿轮传动中应用极为广泛的润滑方式，通过齿轮在油液中的搅动带动油液进入啮合齿面，发挥润滑与冷却效果，具有技术简单、可靠性高等优点。

表面织构的深度影响润滑油膜承载能力的机制研究

ＢｅｒｎｐｃｔｆＯｉＦｉａｉｇＣａａｉｙｏｌｌｍ
ＱｉＣｈｎｕｉｇＳｈｎＺｏｇｅＹｅａｇＱｉｙｎｅｎｚ
（ｃｏｌｆｅｈｎａ，ｌｃｏｉａｄＣｎｏＥｇｅｒｇＢｉｎａｔｇＵｉｒｔ，ｅｉ００４ＣｉａＳｈｏｏＭｃａｉｌＥｅｔｎｎｏｔｌｎｉｅｎ，ｅｉＪｏｎｎｖｓｙＢｉｎ１０４，ｈ）ｃｒｃｒｎｉｊｇｉｏｅｉｊｇｎ
－பைடு நூலகம்３０Ｅ６
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皇２０４
图１凹槽表面织构单元
Ｆｇ１Ｓｈｍａｉｆｓｒａｅｔｘｕｅｒｃｉｎｌｐｉｉｉｃｅｔｏｕｆｃｅｔｒｄｆｔａａｒｕｎｔｃｉｏ
本文作者采用基于ＮＳ方程的ＣＤ方法，探究．Ｆ
基金项目：国家自然科学基金项目（１７０６；中央高校基５０５２）本科研业务费专项资金资助项目（０９Ｂ０７；预研基金项２０ＪＭ８）
目（１０２００１Ｊ３１１０８３１１Ｗ３０）９４Ａ７３３１Ｗ３０：９４Ａ１００１Ｊ３２．
滑油膜的承载能力迅速提高，其值由２６Ｎｍ增加４／到了３９Ｎｍ，增加了５％；在凹槽深度ｈ＝４Ｉ７／４ｍｘ左右时，承载力达到一个极值；继续增加凹槽深度，其承载能力开始下降，凹槽深度增加到１ｍ时承Ｏ载能力下降到２２Ｎｍ；曲线上升段的梯度大于下降６／

表面织构化改善摩擦学性能研究综述_张玉周

文章编号:1004-5422(2013)01-0064-04表面织构化改善摩擦学性能研究综述张玉周(集美大学机械工程学院,福建厦门361021)摘要:表面织构技术已得到国内外科研人员的广泛关注.理论研究和工程实践表明,表面织构化可以显著改善接触表面的摩擦学性能,从表面织构的减摩机理和应用2个方面对织构化提高表面摩擦学性能的研究进展进行了综述,并对其发展趋势进行展望和预测.关键词:表面织构;流体动压效应;二次润滑;数值分析;综述中图分类号:TH117文献标志码:A0前言多年来,表面织构化作为一种改善机械零件、微/纳零件摩擦学性能的有效手段已得到广泛共识.目前,这种技术已在计算机磁盘存储器、MENS系统及机械行业(内燃机活塞与气缸套系统、齿轮、轴承和密封等)中得到成功应用.1966年,Hamilton等[1]最先通过蚀刻技术在机械密封件上制造出一系列微观凸起,并通过理论分析和实验验证,获得了最优的表面织构尺寸,其研究结果表明,这些微观凸起可以起到微流体动压轴承的作用,明显增强了摩擦副的承载能力,降低摩擦系数.之后,研究人员又推出了许多新的表面织构技术,并运用多种表面织构化形式来改善摩擦学性能.比如,Et-sion等[2]利用激光加工技术在机械密封件接触面上加工出微凹坑.实验证实,球形凹坑形状最优,且存在一最优的凹坑深径比,使得液膜刚度及PV参数最大.此外,有文献报导,研究人员运用微细电解加工、磨粒喷射、机械微加工、微细特种加工、LI GA等技术分别在多种材料上进行表面织构化处理,并评价了表面织构对摩擦性能的影响,试验结果都证实了表面织构化对表面摩擦学性能的有效改善[3-10,22-24].本文从减摩机理和应用2个方面对表面织构改善摩擦学性能的研究现状进行了综述,并对其发展趋势进行了展望和预测.1表面织构的减摩机理111附加流体动压效应理论附加流体动压效应理论由Hamilton等[1]在1966年首次提出,其利用光刻蚀的办法获得表面织构,通过电流的测量判断有效润滑膜的存在.其后,E tsion 等[2]通过激光对摩擦副进行织构化处理,考察其润滑性能的变化,研究发现,带微孔阵列的表面比光滑表面具有更好的润滑性能,表面的部分织构化能够十分有效地增加流体动压效应.Tonder[11]将表面织构引发的流体动压效应归因于2个方面:一是表面织构区会产生类似Rayleigh轴承的阶梯效应,二是表面织构会阻碍压力区内润滑油的流动.Ko-valchenko[12]等通过销)盘接触的Stribeck曲线的测量研究了表面织构对流体润滑向混合润滑转变的影响.此外,王晓雷等[13]对水润滑下碳化硅陶瓷的承载能力及表面织构的影响进行了系统的研究,通过实验获得的表面织构特征参数对承载能力的影响规律与按流体动压理论得到的理论分布呈现类似的趋势,表明即使在水润滑条件下,通过表面织构获得的流体动压润滑效果也是显著的.112/二次润滑0与容纳磨损颗粒理论相对于附加流体动压效应理论,目前科研人员对边界润滑区域的/二次润滑0理论以及容纳磨损颗粒理论研究较少.王晓雷等[14]对边界润滑条件下表面微细织构减摩特性进行了研究,利用纳米压痕仪在碳钢表面制作了具有不同密度和深度的划痕点阵,并对其在边界润滑条件下的摩擦性能进行了评价.胡天昌等[15]利用固体脉冲激光对GCr15钢样品表面进行了微坑织构化处理,考察了表面织构参数对其摩擦性能的影响,并得出如下结论:干摩擦条件下,织构面的摩擦系数均高于未织构面,而其磨损率均小于未织构面,SE M显示微坑槽起到了捕获磨屑收稿日期:2012-11-16.作者简介:张玉周(1971)),男,博士研究生,高级实验师,从事脆性材料加工技术研究.的作用;而在贫油润滑条件下,织构面的摩擦系数与磨损均低于未织构面,Stribenck曲线表明织构面在试验条件下均处于油膜流体润滑状态,而未织构面则明显产生了向混合及边界润滑的过渡,说明表面微坑延伸了摩擦副动压润滑发生的范围,而在运行过程中微坑内贮存的润滑剂通过二次润滑效应补充到对偶表面形成连续的油膜.113分歧和不足虽然研究人员对表面织构化减摩机理的研究已取得了重要进展,但目前仍存在一些分歧和不足.1)表面织构之所以能够提高承载力,学者们提出了不同的看法.比如,Hamilton等[1]认为由于织构产生空化从而使织构两边的压力不对称得到承载力,而Tonder[11]则认为是由于织构区域能够在接触区域内存储润滑油,因而较好保持油膜从而得到承载力.2)在流体润滑区域,表面织构是否能够减小摩擦系数,提高摩擦学性能,学者们还没有统一的认识.3)目前科研人员对表面织构化的研究大多是在光滑表面上进行,表面粗糙度对织构表面的润滑减摩性能研究还很缺乏.2表面织构的理论模型与数值分析有学者通过反复试验来分析表面织构化处理对表面摩擦学性能的影响,并确定较优的结构形式和参数[16].但这种研究手段材料消耗大、周期长,研究结果受实际试验条件的限制,不具有普适性,也很难找到最优的结构形式和参数.目前,国内外学者分析了表面织构如何有效改善机械部件(机械密封、滑动轴承、活塞与气缸套系统)、微/纳器件的摩擦学性能,建立了多个表面织构的理论计算模型,并通过数值分析的方法对模型进行求解.这些计算模型,大部分是基于Reynolds方程开展的,而且在一定条件下理论分析结果与试验结果也显示出较好的一致性.但考虑流体惯性项的影响,有学者认为应该采用更精确的N-S方程.数值解法主要为有限元法、有限差分法和有限体积法.其中,有限体积法计算效率和精度更高,近几年发展迅速.Estion[20-23]对机械密封端面的织构化处理进行了理论分析,并建立了具有规则分布的半球形微孔机械密封的物理模型,通过求解Reynolds方程获得了端面间压力分布规律,分析了微孔形状、尺寸、深径比、分布密度等对密封性能的影响,并获得了最优化参数.于新奇等[24]建立了激光加工多孔端面机械密封的计算模型和边界条件,推导了激光加工多孔端面机械密封的摩擦扭矩表达式,并采用有限差分法求解液膜控制方程,获得了在不同操作工况和表面微孔结构参数下的密封开启力,得到了产生最大端面动压力时的优化结构参数.赵中等[25]建立了激光加工微孔端面液体润滑机械密封的理论模型,分析了微孔沿圆周和半径方向呈间断扇形分布时的密封性能,采用有限元法求解Reynolds方程获得不同扇形区和微孔结构尺寸参数条件下的端面液膜压力分布,在此基础上计算了液膜刚度、开启力、泄漏量、摩擦扭矩、刚漏比和开漏比等密封性能参数,讨论了各密封性能参数随结构参数的变化规律.郑显良等[26]分析了表面织构对活塞环摩擦学性能的影响,建立了考虑动压效应和挤压效应的一系列微单元织构的流体润滑模型,通过有限差分法求解数学模型,得出了表面织构各参数对缸套活塞环油膜润滑的影响规律.符永宏等[27]基于摩擦学理论和缸套/活塞环的润滑磨损特征,建立了具有规则微观几何形貌特征的缸套内表面润滑理论模型,用变异的多重网格法进行了数值求解,并对微观几何形貌参数进行了初步的优化设计.Brizmer等[28]建立了推力轴承表面织构化的理论模型,并比较了推力轴承全面织构和局部织构的承载能力.此外,裴世源等[17]为解决传统数值方法在求解多尺度织构流体润滑问题时计算速度慢、效率低、规模受限等问题,提出了一种多尺度表面织构流体润滑问题的快速求解方法)))有限细胞算法(FCM).马晨波等[18]借助计算流体动力学,通过建立求解N-S方程的表面织构润滑计算模型的方法研究惯性项对织构表面流体动力学性能的影响规律,并进一步提出N-S方程和Reynolds方程在建立求解流体润滑条件下表面织构润滑计算模型时适用范围的判别依据.3表面织构化的应用Etsion等[2]最早对机械密封的表面织构进行了系统研究,通过求解Reynolds方程得出端面的流体动压分布及各种工况下的平均压力.研究发现,微凹坑的直径、深度和密度是描述表面织构减摩性能的关键参数,微凹坑的形状影响较小,但深径比对承载能力的影响非常大.研究表明,机械密封的表面织构使得摩擦扭矩减小65%以上,端面温升也远低于未织构化处理.但是,随着机械密封承受的单位载荷和#65#第1期张玉周:表面织构化改善摩擦学性能研究综述压力的提高,摩擦扭矩的减小效应会逐步消失.采用局部高密度的织构化处理,可以改善高压密封件的摩擦学性能,由于减小了2个接触表面的接触压力,摩擦扭矩可减小90%以上.Hoppermann等[29]的研究发现,如果只在机械密封的一个耦合面上进行织构化处理,摩擦力会比未织构化处理减小40%,而如果2个耦合面都进行织构化处理,摩擦力反而会增加100%.Kligerman等[30]研究了表面织构化对气密封摩擦学性能的影响.结果表明,织构化同样能改善气密封的摩擦学性能,摩擦扭矩和端面温升与未织构化处理相比大大减小.但是,最优深径比与液体润滑相比要小得多.此外,研究还发现,在滑动轴承、活塞与气缸套系统上进行织构化处理后,摩擦学性能的改善基本上得到了与机械密封时同样的效果,但仍表现出一些特点.虽然表面织构的形状、深径比及分布密度同样是提高减摩性能和承载能力的关键因素,但Rah-mani等[31]的研究表明,矩形微坑对滑动轴承的摩擦性能影响最大;矩形凸台织构承载能力最高.符永宏等[32-33]的研究表明,即使在活塞与气缸套系统的2个平面摩擦副上进行织构化处理,也能获得良好的动压效果.Ryk等[34]比较了活塞环表面全面和局部织构化对改善系统摩擦学性能的影响,结果表明,全面织构耐摩擦能力相对未织构化处理可提高40%,而局部织构在全面织构的基础上,耐摩擦能力又提高了25%,这主要是因为局部织构产生的是聚集效应,相当于在名义平行表面上提供了一个当量楔形间隙,减小了摩擦.这些结果与机械密封织构化所表现出的明显不同.这可能与表面织构在不同的机械部件上的减摩机理存在差异有关,但目前还未有研究人员就表面织构在不同机械部件上的减摩机理进行比较研究.另外,近年来表面织构改善微观摩擦学性能的研究也取得重大进展,主要体现在表面织构在磁盘存储器和MENS系统上的应用.为了提高存储效率,在磁盘存储器中,磁头和磁盘的间隙现在已降到10 nm左右.同样,在ME NS系统中,摩擦副表面的间隙也是处于纳米级.由于尺寸效应和表面效应,微构件间的表面张力、摩擦力和黏着力成为影响微/纳构件的功能、可靠性和使用寿命的关键因素,改善微/纳构件的摩擦学性能已成为新的研究热点.其中,表面织构化处理已被实践证明是有效手段之一.国内外学者普遍认为,微/纳器件表面的织构化处理之所以能够改善摩擦学性能,主要是因为表面织构化处理可减小摩擦副表面的接触面积,增加接触表面的粗糙度,增强表面的疏水性,从而大大降低了表面的黏着力和摩擦力.比如,Ranjan等[35]和Suh[36]等利用激光技术在计算机硬盘盘片上制造微小隆起或凹坑以减小表面接触,研究结果都证明了表面织构化处理可以有效减小磁头与磁盘表面之间的真实接触面积,从而降低摩擦和黏着力.4发展趋势预测虽然国内外对于表面织构改善摩擦学性能方面的研究和应用较多,但对表面织构减摩机理的认识还存在分歧,理论模型的研究较少,不具有普遍性和通用性.另外,当前表面功能结构正从宏观结构向微结构、纳米结构发展,从单一结构向复合功能结构发展.因此,从目前的研究趋势来看,今后可着重从以下5个方面开展对表面织构的深入研究.1)在机理方面,应更注重表面织构理论模型的研究,使之更具有一般性和通用性,更能科学地反映织构制备工艺参数、织构化几何形状及参数等因素与摩擦润滑理论之间的关系.充分利用计算机技术来开展虚拟织构、表面织构仿真等方面的研究.2)揭示复合表面功能结构、微结构及纳米结构条件下表现出有别于单一的、宏观表面功能结构的特殊作用机理,并提出相应的制造方法、建立相关理论.3)发展织构加工技术,提出新的制造理论和方法,扩大表面织构的应用范围.4)表面织构表征方面的研究,尚未见有文献报导.当前,分形理论在摩擦学研究中的应用已成为新的研究热点,是否可以考虑应用分形理论解决表面织构的表征问题,值得探讨.5)在摩擦副运行过程中,表面织构的形貌、参数,表面的接触状态均发生非线性变化,润滑机理和摩擦学性能也会变化,这方面的研究有待进一步深入.参考文献:[1]Hamil ton D B,Halowit J A.A theory o f lubrication by micro ir-regularities[J].Journal of Basic Engineering,1966,88(1):177 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基于计算流体力学方法的动静压轴承研究

雷诺方程的局限性也越来越突出。如对于在低粘度、高供油压力润滑下的高速动静压轴承，不仅要考
虑湍流，至还要考虑惯性力。这时就要引进新的甚计算方法和模型。计算流体动力学（Ｆ是２纪６ＣＤ）０世Ｏ年代起伴随计算机技术迅速崛起的学科，以流体力学基本它方程Ｎ— Ｓ方程作为求解的基本方程，ＣＤ方法使Ｆ求解润滑问题成为可能。各种ＣＤ通用软件的数Ｆ学模型的组成都是以纳维一斯托克斯方程组（ｓＮ— 方程）与各种湍流模型为主体，加上多相流模型、再自由面流模型等。其中Ｆｕｎ应用范围最广。ｌｔｅ从以上分析看出，统计算方法的弱点，是传正
力，Ｐ为流体动压强的算术平均值，即流体动压强，
为柿普抽斯笪子．称标件微分簋子．时闻或￡为
几何形状或网格
铜
文章编号：０９— ８２２０）４— ０４— ３１０３４（０８００６０
业
工
程
２ｏＮ４ｏ８ｏ
基于计算流体力学方法的动静压轴承研究
刘松平
（江西铜业集团公司贵溪冶炼厂，江西贵溪３５２）３４４
摘要：在分析雷诺方程求解流体润滑问题局限性的基础上，出了基于Ｎ—ｓ方程的计算流体力学（Ｆ求给ＣＤ）
解流体润滑问题的方法。并以某四腔动静压轴承为对象，出了ＣＤ方法的求解流程，果验证了ＣＤ方法分析给Ｆ结Ｆ

基于CFD活塞环表面凹腔微造型动压润滑性能研究

ＲｉｇＳｒａｅＭｉｒ．ｏｅｓｄｏｎｕｆｃｃｏｐｒｓＢａｅｎＣＦＤ
ＦｏｇｏｇｈｎｏｇｏｈｎａｈＳｉｕｅｇＳｎＤｎｃｅｇＨａＸｊｎｕＹｎｈｎＺａｇＺｎｔＺａｇＹｎｕｈＹｆｎｕｏｇｈｎｕｉａｕ
（ｃｏｌｆｅｈｎａＥｇｅｒｇＪｎｓｎｖｒｔ，ｈｎａｇｉｇｕ１０３ＣｉａＳｈｏｏＭｃａｉｎｉｅｎ，ａｇｕＵｉｓｙＺｅｊｎａｓ２１，ｈｎ）ｃｌｎｉｉｅｉｉＪｎ２
ＡｂｔａｔＢａｅｎＮ－ｑａｉｎａｄＣＦｍｅｈｄ，ｙｉｄｒｐｓｏｎａｒｗａｉｌｉｄｔｌｎｌｉｇｆｃｉｎｓｃ：ｓｄｏＳｅｕｔｎＤｔｏｃｌｅ — ｉｔｎｒｇｐｉｒｏｎｉｓｓｍｐｉｅｏｐａｅｓｉｎｒｔｆｄｉｏ
ｐｉ，ｃｏｍｏｄｎｙｒｄｎｍｉｕｒｃｔｎｍｏｅｆｔｒｅｄｍｅｓｏａｃｏｐｒｓｓｒａｅｗａｓａｌｈｄｂｇｏｎａｒｍｉｒｌｉｇｈｄｏｙａｃｌｂａｉｄｌｏｈｅ — ｉｎｉｎｌｍｉｒ — ｏｅｕｃｓｅｔｂｉｅｙｉｎｒｇｉｏｆｓｉ
面凹腔微造型动压润滑模型，分析凹腔面积占有率、凹腔深度、凹腔半径变化分别对举升力的影响。研究表明：平面滑
动摩擦副表面凹腔微造型可以产生动压润滑效应；当面积占有率为１％一２％，凹腔深度为５—１ｍ，凹腔半径为２０Ｏ９ｏ一１０ｍ时动压润滑性能较好。２

表面异构微槽滑动副的动压润滑性能比较

ＺＨＡＮＧｎｕ，ＹａｈＨＵＡｊｎ，ＸｉＺＨＡＮＧｏｇａＦＵｎｈｎｕＺｎｔｏ，Ｙｏｇｏｇ ’
（ｃｏｌｏｃａｉａｇｎｅｉｇ，ｉｅｓｔｆＪａｇｕＺｅｊａｇ２２１Ｃｈｎ１ＳｈｏｆＭｅｈｎｃｌＥｎｉｅｒｎＵｎｖｒｉｙｏｉｎｓ，ｈｎｉｎ１０３，ｉａ；２ＳｈｏｆＥｎｉｅｒｎ＆ＡｐｌｄＳｉｎｅＵｎｖｒｉｙｏｒｉｉ，ｒｉｉ２０，ＳＡ）ｃｏｌｇｎｅｉｇｏｐｉｃｅｃ，ｉｅｓｔｆＶｉｇｎａＶｉｇｎａ２９３Ｕ．．ｅ
Ｓｔｅｑｕｔｏｒｅｚｒ —ｏｄｉｈｅｖｒｉａｉｅｔｏｎｔｌｄｉｇｏｆｗａｌｗｅｅｓｐｐｓｄ，ｎａｎａｏｋｓｅａｉｎｓｗｅｅｕｓｄ，ｅｏｌａｎｔｅｔｃｌｄｒｃｉＯｓｉｎｌｒｕｏｅａｄｌｍｉｒｍｏｅｎＭＰＬＥｌｒｔｍｎＣｏｒｌｄｌａｄＳＩａｇｏｉｈｉｎｔｏｌＶｏｕｍｅＭｅｈｏｒｄｐｔｄ．ｅｉｔｏｅｉｇｆｋｎｄｆｔｄｗｅｅａｏｅＴｏｂｇｎｗｉｈｍｄｌｎｏｉｓｏｍｉｒ — ｒｏｖｓａｈｎｃｏｅｓｒｅｆｃｍｐｕｉｇｍｏｌＯｓｖｒｓｅｔｖｌ．ｒｖｒｏｅｔｒｓ，ｏｄｃｏｇｏｅ，ｎｄｔｅｈｓｅｉｓｏｏｔｎｄｅｓｔｏｌｅ，ｅｐｃｉｅｙＦｏａｉｕｓｔｘｕｅｌａ

微织构特征对径向滑动轴承动特性的影响

微织构特征对径向滑动轴承动特性的影响尹明虎;陈国定;高当成;苏华;王琳【摘要】在滑动轴承轴瓦（或轴颈）表面加工微织构以提升其工作性能是近年来的热点研究内容，尤其是微织构特征对滑动轴承静特性影响的研究更为多见。

滑动轴承动特性对于高速旋转机械系统动力学研究是十分重要的影响因素，因此有关微织构特征对滑动轴承动特性影响的研究也是很有必要的。

基于采用轴承出口的质量守恒边界条件和动网格技术，建立了基于 N⁃S 方程的微织构滑动轴承动特性分析有限元模型，较为详细地分析了微织构形状、尺寸和分布参数对滑动轴承动特性的影响规律，并通过国外的理论分析结果和试验数据对文中建立的计算模型进行了验证。

研究结果表明，与其他微织构特征相比，微织构面积率和周向分布位置对滑动轴承动特性系数的影响更为显著；相较于轴承的刚度系数，微织构特征对轴承阻尼系数的影响较轴承刚度系数更为明显。

%Recently, setting micro texture on the surface of pad or shaft to improve the performance of journal bear⁃ings became a research hot spot, but the researches commonly focused on the effects of micro texture on the steady characteristics of journal bearing. As an important influence factor for the dynamic characteristics of high⁃speed rota⁃ting machinery, it is very necessary to reveal the effects of micro texture on the dynamic characteristics of journal bearing. In this paper, a finite element model for the dynamic characteristics of journal bearing based on Navier⁃Stokes equations is built with mass conservation boundary conditions and dynamic mesh technique. The dynamic characteristics of journal bearings with different texture shapes, geometries and locations are analysed and the relia⁃bility of analysismodel is verified with published theoretical and experimental results. The researches of this paper show that,compared with other characteristics of micro texture, effects of area ratio and circumferential distribution of micro texture on the dynamic characteristics of journal bearing are more considerable and the micro texture has a greater impact on the damping coefficients of journal bearing compared with the stiffness coefficients.【期刊名称】《西北工业大学学报》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】7页(P658-664)【关键词】织构;滑动轴承;动特性;刚度;阻尼【作者】尹明虎;陈国定;高当成;苏华;王琳【作者单位】西北工业大学机电学院，陕西西安 710072;西北工业大学机电学院，陕西西安 710072;西北工业大学机电学院，陕西西安 710072;西北工业大学机电学院，陕西西安 710072;西北工业大学机电学院，陕西西安 710072【正文语种】中文【中图分类】TH117.2微织构特征对径向滑动轴承动特性的影响尹明虎，陈国定，高当成，苏华，王琳(西北工业大学机电学院，陕西西安710072)摘要:在滑动轴承轴瓦(或轴颈)表面加工微织构以提升其工作性能是近年来的热点研究内容，尤其是微织构特征对滑动轴承静特性影响的研究更为多见。

n-s方程的意义

n-s方程的意义
n-s方程是纳维叶-斯托克斯方程，描述粘性不可压缩流体动量守恒的运动方程。

n-s方程反映了粘性流体（又称真实流体）流动的基本力学规律，在流体力学中有十分重要的意义。

它是一个非线性偏微分方程，求解非常困难和复杂，在求解思路或技术没有进一步发展和突破前只有在某些十分简单的流动问题上能求得精确解；但在有些情况下，可以简化方程而得到近似解。

例如当雷诺数Re1时，绕流物体边界层外，粘性力远小于惯性力，方程中粘性项可以忽略，n-s方程简化为理想流动中的欧拉方程；而在边界层内，n-s方程又可简化为边界层方程，等等。

物理意义：n-s方程的精确解虽然不多，但能揭示实际液体流动的本质特征，同时也作为检验和校核其他近似方程的依据，探究复杂问题华人新的理论问题的参考点和出发点。

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ｓｏｈｔｔｎｒｉｆｃａｅｒｋａｌｆｅｔｏｙｒｄｎｍｉｕｒｃｔｎ；ｔｅｇｏｔｙｐａｔｒｏｘｕｅｕ．ｈｗｎｔａｈｅｉｅｔａｅｆｔｈｓａｒｍａｂｅｅｆｃｎｈｄｏｙａｃｌｂａｉｌｅｉｏｈｅｍｅｒａｍｅｅｆｔｔｒｓｒｒｅｄ
ｆｃｓｐａｓａｇｅｔｐｒｎｌｂｃｔｎ．ａｅｌｙｒａａｔｉｕｒａｉｉｏ
Ｋｅｗｏｄ：ｅｔｒｄｓｒａｅ；ｈｄｏｙａｉｕｒｃｔｎ；ＮａｉｒＳｏｅｑａｉｎ；Ｒｅｎｌｓｅｕｔｎ；ａｃｌｔｏｙｙｒｓｔｘｕｕｆｃｓｙｒｄｎｅｍｃｌｂａｉｉｏｖｅ — ｔｋｓｅｕｔｏｓｙｏｄｑａｉｓｃｕａｉｎｈ－ｏｌ
王霄孟小霞刘东雷刘会霞
（江苏大学机械工程学院
江苏镇江２２１）１０３
摘要：根据微造型的几何模型特点，基于ＮＳ方程研究了微造型表面的动压润滑性能，并与基于雷诺方程求解的微．
造型表面的动压润滑性能进行了比较。结果表明：合适的微造型可以产生动压效果；通过比较ＮＳ方程和雷诺方程求解－
ＷａｎａＭｅｇＸｉｏｉＬｕＤｏｎｅＬｕＨｕｘａｇＸｉｏｎａｘａｉｇｌｉｉｉｉ
（ｃｏｌｆｃａｉｌｎｉｅｒｇＪｎｓｎｖｒｔ，ｈｎｉｇＪｎｓ１０３ＣｉａＳｈｏｏｈｎｃｇｎｅｉ，ｉｇｕＵｉｓｙＺｅｊｎｉｇｕ２２１，ｈｎ）ＭｅａＥｎａｅｉａａ
动压润滑的差发现异，惯性力将对微造型的动压效果产生显著的影响，在微造型表面惯性力的影响是不可以忽略的；互微
童造型的几何参数对润滑性能存在着很大的影响。
关键词：微造型；动压润滑；ＮＳ方程；雷诺方程；ＣＤ（ — Ｆ计算流体力学）；惯性力
中图分类号：Ｔ１７１文献标识码：Ａ文章编号：０５０５（０７Ｈ１．２４— １０２０）３— ３５０８—
可能产生的影响，确定了以更加精确的数学模型ＮＳ．
ＲｅｅｒｈｏｄｒｄｎｍｉｂｉａｉｎｏｘｕｒｄＳｆｃｓｓａｃｎＨｙｏｙａｃＬｕｒｃｔｏｆＴｅｔｅｕｒａｅＢａｅｎＮａｉｒＳｔｋｓＥｑｔｏｓｄｏｖｅ．ｏｅｕａｉｎ
维普资讯
２００７年３月
润滑与密封
ＬＵＢＲＩＣＡＴＯＮＩＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
Ｍａ．０７ｔ２０
第３２卷第３期
Ｖ０．２Ｎｏ３１３．
基于ＮＳ方程的微造型表面动压润滑性能的分析研究．
ＡｂｔａｔＡｃｏｄｎｏｔｅｃａａｔｒｆｇｏｅｒｃｌｍｏｅｎｔｘｕｅｕｆｃｓ，ｈｄｏｙａｃｌｂｃｔｎｏｅｔｒｄｓｒｃ：ｃｒｉｇｔｈｈｒｃｅｓｏｅｍｔａｄｌｉｅｔｒｄｓｒａｅｉｙｒｄｎｍｉｕｒａｉｆｔｘｕｅｉｏｓｒａｅｓｓｕｉｄｂｓｄｏｖｅ－ｔｋｓ，ａｄｔｅｓｔａｉｎｒｓｌｗａｏｕｆｃｓｗａｔｄｅａｅｎＮａｉｒＳｏｅｎｈｉｕｔｏｅｕｔｓｃｍｐａｅｔｈｔｂｓｄｏｙｏｄｑａｒｄｗｉｈｔａａｅｎＲｅｎｌｓｅｕ — ｔｏｓＴｅｒｓｌｓｏｈｔｓｉｂｅｔｘｕｅｕｆｃｓｃｎｐｏｕｅｈｄｏｙａｃｌｂｃｔｏｉｎ．ｈｅｕｔｈｗｓｔａｕｔｌｅｔｒｄｓｒａｅａｒｄｃｙｒｄｎｍｉｕｒａｉｎ；Ｂｙｃｍｐｒｎｈｉｅｅｃｓａｉｏａｉｇｔｅｄｆｒｎｅｏｓｎｖｅ— ｔｋｓｅｕｔｎｎｙｏｄｑａｉｎｎｓｌｉｇｔｅｈｄｏｙａｉｕｒｃｔｏｆｔｘｕｅｕｆｃｓｔｉｆｕｉｇＮａｉｒＳｏｅｑａｉｓａｄＲｅｎｌｓｅｕｔｓｉｏｖｎｈｙｒｄｎｏｏｍｃｌｂａｉｎｏｔｒｄｓｒａｅ，ｉｓｉｅ
ｄｏｙａｃ；ｉｅｔａｏｃｒｄｎｍｉｓｎｒｉｆｒｅｌ
润滑的目的是分离相对运动的表面以减少摩擦和

了。本文作者分析了微造型的几何模型特点和惯性力
磨损，提高装置的使用效率和使用寿命。对流体润滑
的理论研究绝大部分是建立在１０多年前由Ｒｙｏｓ０ｅｎｌｄ从ＮＳ方程中推导出的雷诺方程…的基础上的，在它．的推导中用了许多简化的假设，如忽略了惯性项，假设粘度和密度不变等等。这种假设简化了求解过程、缩小了问题的范围、提高了执行效率，并被证明在油膜厚度和接触长度的比率较小时求解油膜流体润滑问