基于多重网格技术点接触乏油弹流润滑数值分析

摘要

在弹流润滑研究中，弹流润滑的实验是在充分供油的情况下进行的，在理论数值分析时，压力和油膜的计算也是在足够大的区域内进行的。乏油弹流润滑是一个非常重要但还没有被深入研究的问题，所谓的乏油就是润滑油的数量不足以塞满接触区的入_口区。严重的乏油会使润滑失效从而导致零件接触表面的磨损，造成不应有的经济损失。对于点接触乏油弹流润滑的研究，乏油弹流润滑数学模型的建立是重中之重，同时要寻求一种能够快速准确求解数学模型的数值方法。在求解的过程中要考虑点接触摩擦副在高速重载条件下，摩擦副的真实接触区形状、接触点位置、载荷分配以及相对速度参数等问题对润滑性能的影响。
　　 本文主要研究点接触乏油弹流润滑理论，从而解决工程实际中的乏油弹流润滑问题，并以点接触弹流润滑理论为基础，采用多重网格技术进行数值计算，综合考虑各种主要影响因素(包括椭圆率Ke、速度参数U、载荷参数W、材料参数G等)对于点接触弹流润滑的影响，从整体上把握点接触弹流润滑特性。同时采用计算机语言(本论文采用Fortran语言)对方程进行计算并用相应的绘图软件对计算结果进行数据分析(本论文采用Origin软件)，为后面的乏油润滑的研究提供重要理论依据。
　　 在乏油润滑的研究中，通过以初始供油油膜厚度(当量膜厚)为输入参数，求解出接触区任意截面上的油膜压力、膜厚、部分油膜比例和油膜起始点的位置，分析了油膜起始点位置和中心膜厚、最小膜厚的关系，计算出了点接触乏油润滑的判断条件，并系统的分析了端泄的影响，计算了润滑油保持参数的结果并进行了详细的分析和讨论。最后讨论了影响点弹的三个主要因素(速度参数U、载荷参数W、材料参数G等)对于点接触乏油弹流润滑的影响，从而更好的查找影响工程实际中的乏油弹流润滑因素，为解决工程实际问题提供理论依据。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 本课题研究的意义

1.2 国内外研究历史及发展现状

1.2.1 国外对于点接触乏油弹流润滑理论研究历史及应用现状

1.2.2 国内对于点接触乏油润滑理论研究历史及应用现状

1.3 计算方法概述

1.4 主要研究内容

1.5 论文设计整体结构图

第2章 多重网格原理与应用

2.1 多重网格技术应用基本原理

2.1.1 简介.

2.1.2 W 循环

2.1.3 网格结构设计

2.1.4 多重网格计算程序

2.2 基本假设及雷诺方程

2.1.1 基本假设

2.1.2 普遍意义上的雷诺方程

2.3 点接触弹流润滑理论

2.3.1 点接触弹流润滑基本方程

2.3.2 点接触几何参数计算和接触应力

2.3.3 点接触弹流润滑的无量纲数学模型

2.3.4 计算域

2.4 椭圆点接触弹流问题的求解

2.4.1 基本方程的离散

2.4.2 非线性问题全近似格式FAS

2.4.3 独立方程的缺陷方程

2.4.4 压力的松弛

2.4.5 未知常数H∞的调整

2.4.6 W循环的控制

2.5 弹性变形的多重网格积分法

2.5.1 简介

2.5.2 目标层和操作层

2.5.3 细网格修正

2.5.4 更高网格层上的取值和修正

2.5.5 程序计算总体框图

第3章 点接触弹流润滑研究

3.1 等温点接触弹流润滑的典型特征算例

3.1.1 数值计算及所取固定参数

3.1.2 典型算例计算过程

3.2 等温点接触弹流润滑典型特性分析

3.2.1 接触椭圆的椭圆率Ke对于弹流润滑膜的影响

3.2.2 速度参数U对于弹流润滑膜的影响

3.2.3 载荷参数W对于弹流润滑膜的影响

3.2.4 材料参数G对于弹流润滑膜的影响

第4章 稳态等温点接触乏油弹流润滑研究

4.1 点接触乏油润滑理论基础

4.1.1 点接触乏油润滑数学模型

4.1.2 点接触乏油润滑的无量纲数学模型

4.2 点接触乏油弹流润滑问题求解

4.2.1 基本方程的离散

4.2.2 原方程的缺陷方程

4.2.3 压力的松弛迭代

4.2.4 部分油膜比例的松弛迭代

4.3 点接触乏油弹流润滑过程的数值分析

4.3.1 等温点接触乏油润滑过程研究

4.3.2 数值计算及所取固定参数

4.3.3 典型算例计算

4.4 等温点接触乏油弹流润滑特性分析

4.4.1 初始供油油膜厚度对有效(实际)膜厚的影响

4.4.2 润滑油膜起始点的位置对有效(实际)膜厚的影响

4.5 考虑端泄问题对于乏油润滑过程的影响

4.5.1 端泄的概念及其表示方式

4.5.2 端泄的二维表示方式及其分析

4.6 等温点接触乏油弹流润滑特性分析

4.6.1 速度参数U对于乏油弹流润滑油膜的影响

4.6.2 载荷参数W对于乏油弹流润滑油膜的影响

4.6.3 材料参数G对于乏油弹流润滑油膜的影响

第5章 结论与展望

5.1 全文结论

5.2 展望

参考文献

致谢