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

1、目前，采用基于Reynolds方程的方法求解潤滑問題是國內(nèi)外潤滑設(shè)計(jì)中的主流方法。然而，針對內(nèi)燃機(jī)摩擦副間的潤滑油膜存在復(fù)雜的流動(dòng)-傳熱耦合作用問題，有研究表明Reynolds方法已無法充分反映潤滑油膜內(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)果已無法滿足內(nèi)燃機(jī)節(jié)能減排、低摩擦磨損和精確潤滑技術(shù)目標(biāo)對潤滑設(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)摩擦副潤滑-流動(dòng)-傳熱特點(diǎn)的數(shù)值仿真方法。本文以內(nèi)燃機(jī)潤滑摩擦副為研究對象，在現(xiàn)有C

2、FD方法基礎(chǔ)上通過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)、多物理場耦合的流體動(dòng)力潤滑流動(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于不同類型摩擦副潤滑油膜內(nèi)部的流動(dòng)-傳熱過程以及潤滑性能指標(biāo)的影響規(guī)律。最后，通過無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)各摩擦副潤滑問題計(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)力潤滑流動(dòng)傳熱問題數(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)、多物理場耦合的的流體動(dòng)力潤滑流動(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)力潤滑中傳熱和空化問題的能力。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方法無法準(zhǔn)確模擬氣穴區(qū)域內(nèi)的流動(dòng)和傳熱過程，新方法獲得的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際物

4、理過程更相符；原有Reynolds方法和現(xiàn)有CFD方法均無法獲得詳細(xì)的空化現(xiàn)象計(jì)算結(jié)果，建立的新方法在求解、分析潤滑油膜內(nèi)部的空化現(xiàn)象時(shí)具有明顯優(yōu)勢。⑵流體動(dòng)力潤滑流動(dòng)傳熱仿真計(jì)算結(jié)果的試驗(yàn)驗(yàn)證。內(nèi)燃機(jī)中各摩擦副可分類并抽象簡化為兩種典型的潤滑問題，即線接觸潤滑問題和徑向滑動(dòng)軸承潤滑問題。分別通過自行搭建的滑塊-飛輪（線接觸）潤滑模擬試驗(yàn)臺(tái)數(shù)據(jù)和經(jīng)典文獻(xiàn)中的徑向滑動(dòng)軸承潤滑試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對本文建立的流體動(dòng)力潤滑流動(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)算精度可滿足要求。⑶各影響因素對流體動(dòng)力潤滑性能參數(shù)和熱效應(yīng)的影響規(guī)律研究。對于不同類型的潤滑問題，分別獲得了潤滑性能參數(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，并對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行無量綱化處理，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?，針對活塞環(huán)-缸套接觸邊界的傳熱問題和主軸承最小油膜厚度計(jì)算問題，分別提出了活塞環(huán)