基于多重网格技术点接触乏油弹流润滑数值分析

基于多重网格技术点接触乏油弹流润滑数值分析

论文摘要

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。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 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
  • 2.2.1 基本假设
  • 2.2.2 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
  • 00的调整'>2.4.5 未知常数H00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
  • 相关论文文献

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