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题名润湿梯度表面限量润滑油挤压铺展与回流特性仿真研究
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作者
刘明海
李书义
郭峰
梁鹏
安钰坤
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机构
青岛理工大学机械与汽车工程学院
山东理工大学机械工程学院
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出处
《表面技术》
北大核心
2025年第1期181-190,共10页
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基金
国家自然科学基金项目(52175173,52375190)。
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文摘
目的机械运动副中普遍存在着限量润滑油受挤压铺展与回流现象,其直接关系接触副供油状态,而表面润湿性是影响润滑油流动的关键因素,进而对接触副润滑性能产生重要影响。基于此,十分有必要研究润湿性梯度表面润滑油流动特性,并揭示其运行机制。方法基于VOF模型结合动网格技术,建立微量润滑油在润湿梯度表面挤压铺展与回流动态模型,运用数值模拟方法,探索亲油轨道两侧疏油区接触角、轨道宽度、润滑油黏度对油滴铺展与回流过程的影响。结果润湿性梯度表面的润滑油在受挤压后快速铺展,而一旦挤压作用消失润滑油就会自动回流,并且在回流阶段发现润滑油内部存在较大的压力梯度与速度漩涡。通过调整疏油区接触角(从67°至130°)改变轨道两侧疏油程度,发现润滑油最大铺展系数β与最大润湿面积A_(n)分别减小23.6%和14.3%,液膜中心高度系数h_(n)增长时间点提前57.2%,完全回流时间减小76.9%。通过增加轨道宽度,发现无量纲轨道宽度wn从0.8增至1.4时,最大β与h_(n)增长时间点保持稳定,但最大A_(n)增大64.2%,完全回流时间减小39.4%。在润滑油物性参数方面,增大润滑油黏度(从0.032 Pa·s至0.108 Pa·s)时,最大β与最大A_(n)分别减小13.5%和12.9%,但h_(n)增长时间点延后72.2%,完全回流时间延长58.3%。此外,低黏度区间内,虽然相邻黏度值增幅最小(0.032 Pa·s至0.046 Pa·s),但润滑油回流速度与A_(n)减小速度降幅最大。结论润湿性梯度表面可以抑制润滑油铺展,促进回流,其中内部压力梯度是回流的主要原因之一。随着轨道两侧疏油程度增加,抑制铺展和促进回流的效果进一步增强,回流速度增大,完全回流时间减小。增大亲油轨道宽度可提升稳定后的润湿面积,缩短完全回流时间,但轨道宽度过大导致油液分布过于分散,过小则使回流时间延长。此外,在低黏度区间,润湿性梯度表面对润滑油回流影响更显著,润滑油黏度增大导致最大铺展系数与最大无量纲润湿面积均减小,回流距离缩短,液膜中心高度系数增长点相对延后,完全回流时间延长。
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关键词
润湿性梯度
挤压铺展
回流
限量润滑油
数值模拟
动网格
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Keywords
wetting gradient
squeeze spreading
reflux
limited lubricating oil
numerical simulation
dynamic mesh
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分类号
TH117
[机械工程—机械设计及理论]
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