內(nèi)燃機(jī)摩擦副潤(rùn)滑流動(dòng)傳熱耦合數(shù)值模擬方法研究.pdf

1、目前，采用基于Reynolds方程的方法求解潤(rùn)滑問(wèn)題是國(guó)內(nèi)外潤(rùn)滑設(shè)計(jì)中的主流方法。然而，針對(duì)內(nèi)燃機(jī)摩擦副間的潤(rùn)滑油膜存在復(fù)雜的流動(dòng)-傳熱耦合作用問(wèn)題，有研究表明Reynolds方法已無(wú)法充分反映潤(rùn)滑油膜內(nèi)部的熱效應(yīng)耦合作用機(jī)制和空化現(xiàn)象，其計(jì)算結(jié)果已無(wú)法滿(mǎn)足內(nèi)燃機(jī)節(jié)能減排、低摩擦磨損和精確潤(rùn)滑技術(shù)目標(biāo)對(duì)潤(rùn)滑設(shè)計(jì)提出的更高要求，亟需建立新的可充分反映內(nèi)燃機(jī)摩擦副潤(rùn)滑-流動(dòng)-傳熱特點(diǎn)的數(shù)值仿真方法。本文以?xún)?nèi)燃機(jī)潤(rùn)滑摩擦副為研究對(duì)象，在現(xiàn)有C

2、FD方法基礎(chǔ)上通過(guò)引入基于相變理論的空化模型和熱效應(yīng)耦合作用影響，建立了可考慮相變-傳熱-傳質(zhì)、多物理場(chǎng)耦合的流體動(dòng)力潤(rùn)滑流動(dòng)-傳熱數(shù)值仿真分析方法。而后，基于新建立的數(shù)值仿真方法研究了工況、物性、熱邊界條件等影響因素對(duì)于不同類(lèi)型摩擦副潤(rùn)滑油膜內(nèi)部的流動(dòng)-傳熱過(guò)程以及潤(rùn)滑性能指標(biāo)的影響規(guī)律。最后，通過(guò)無(wú)量綱化處理和比擬理論等方法，總結(jié)歸納了可用于修正、改進(jìn)和優(yōu)化現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)各摩擦副潤(rùn)滑問(wèn)題計(jì)算的一般方法或模型。
　　本研究主要內(nèi)容包

3、括：⑴流體動(dòng)力潤(rùn)滑流動(dòng)傳熱問(wèn)題數(shù)值模擬方法研究?；诂F(xiàn)有CFD方法，引入基于相變理論的空化模型和熱效應(yīng)耦合作用影響，建立了可考慮相變-傳熱-傳質(zhì)、多物理場(chǎng)耦合的的流體動(dòng)力潤(rùn)滑流動(dòng)-傳熱數(shù)值仿真分析方法，完善并提高了原有 CFD方法在模擬流體動(dòng)力潤(rùn)滑中傳熱和空化問(wèn)題的能力。結(jié)果表明，原有Reynolds方法壓力和溫度分布計(jì)算結(jié)果與新方法結(jié)果相比存在較大偏差；現(xiàn)有CFD方法無(wú)法準(zhǔn)確模擬氣穴區(qū)域內(nèi)的流動(dòng)和傳熱過(guò)程，新方法獲得的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際物

4、理過(guò)程更相符；原有Reynolds方法和現(xiàn)有CFD方法均無(wú)法獲得詳細(xì)的空化現(xiàn)象計(jì)算結(jié)果，建立的新方法在求解、分析潤(rùn)滑油膜內(nèi)部的空化現(xiàn)象時(shí)具有明顯優(yōu)勢(shì)。⑵流體動(dòng)力潤(rùn)滑流動(dòng)傳熱仿真計(jì)算結(jié)果的試驗(yàn)驗(yàn)證。內(nèi)燃機(jī)中各摩擦副可分類(lèi)并抽象簡(jiǎn)化為兩種典型的潤(rùn)滑問(wèn)題，即線接觸潤(rùn)滑問(wèn)題和徑向滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑問(wèn)題。分別通過(guò)自行搭建的滑塊-飛輪（線接觸）潤(rùn)滑模擬試驗(yàn)臺(tái)數(shù)據(jù)和經(jīng)典文獻(xiàn)中的徑向滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)本文建立的流體動(dòng)力潤(rùn)滑流動(dòng)-傳熱數(shù)值模擬方法的計(jì)算結(jié)

5、果進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明，本文建立的數(shù)值模擬方法的計(jì)算精度可滿(mǎn)足要求。⑶各影響因素對(duì)流體動(dòng)力潤(rùn)滑性能參數(shù)和熱效應(yīng)的影響規(guī)律研究。對(duì)于不同類(lèi)型的潤(rùn)滑問(wèn)題，分別獲得了潤(rùn)滑性能參數(shù)和各熱效應(yīng)隨設(shè)計(jì)參數(shù)、運(yùn)行工況、熱邊界條件變化的規(guī)律，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行無(wú)量綱化處理，使獲得的研究結(jié)論具有普適性，易于推廣。⑷現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)摩擦副潤(rùn)滑計(jì)算結(jié)果修正方法及應(yīng)用研究?；谏鲜鲅芯砍晒?，針對(duì)活塞環(huán)-缸套接觸邊界的傳熱問(wèn)題和主軸承最小油膜厚度計(jì)算問(wèn)題，分別提出了活塞環(huán)