表面凹痕织构动压承载性能的CFD分析

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1、2011年9月润滑与密封Sep.2011第36卷第9期LUBRICATIONENGINEERINGVol.36No.9DOI:10.3969/j.issn.0254－0150.2011.09.014*表面凹痕织构动压承载性能的CFD分析11211张文谦朱华马晨波周元凯唐玮(1.中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221116;2.南京林业大学机械电子工程学院江苏南京210037)檿檿檿摘要:为研究表面凹痕织构的动压承载性能，在建立其几何模型的基础上，采用基于N-S方程的CFD方法研究不檿檿同参数下表面凹痕织构的平均承载力变化规律，并考察雷诺数、织构宽度和深度对动压承载性能的影响。结果表明:雷檿

2、檿诺数的增加能够大幅提升表面凹痕织构的平均承载力;随着织构宽度的增加，表面凹痕织构的动压承载性能趋于优良;檿檿当量纲一织构深度处于0.5～1时，表面凹痕织构具有最佳的动压承载性能。檿檿檿关键词:表面凹痕织构;动压承载性能;CFD;平均承载力中图分类号:TH117.1文献标识码:A文章编号:0254－0150(2011)9－059－4CFDAnalysisonHydrodynamicBearingCapacityofSurfaceGrooveTexture11211ZhangWenqianZhuHuaMaChenboZhouYuankaiTangWei(1.SchoolofMechanica

3、landElectricalEngineering，ChinaUnivercityofMining＆Technology，XuzhouJiangsu221116，China;2.CollegeofMechanicalandElectronicEngineering，NanjingForestryUniversity，NanjingJiangsu210037，China)Abstract:Thegeometricalmodelofsurfacegroovetexturewasdevelopedandthehydrodynamicbearingcapacityofsur-facegroovet

4、exturewithdifferentparameterswasstudiedbythewayofCFDbasedonN-Sequation．TheinfluenceofReyn-oldsnumber，thewidthanddepthofsurfacegroovetextureonhydrodynamicbearingcapacitywasanalyzed．TheresultsshowthatthehydrodynamicbearingcapacityofsurfacegroovetextureenhancesgreatlyastheincreaseofReynoldsnum-ber;th

5、ehydrodynamicbearingcapacityofsurfacegroovetexturegetsbetterastheincreaseofwidth;thereisaoptimumdepthrangebetween0.5to1wherethehydrodynamicbearingcapacityisthebest．Keywords:surfacegroovetexture;hydrodynamicbearingcapacity;CFD;averagebearingcapacity摩擦磨损是零件失效和能量损失的主要形式之本文作者考察表面凹痕织构的动压承载性能。在一，如何提高机械的

6、摩擦学性能一直是研究的热点问建立表面凹痕织构几何模型的基础上，采用基于N-S［1－4］题。已有研究表明，通过在摩擦副表面进行人工方程的CFD方法对不同参数表面凹痕织构的平均承微造型的表面织构技术能够有效改善表面的摩擦学性载力变化规律进行研究，以期揭示织构参数、工况参［2，4－8］数等对动压承载性能的影响规律。能。目前，国内外学者通过实验和理论方法［1，3，9］对表面织构的减摩抗磨性能做了大量研究，1表面凹痕织构CFD建模［10］、汽车发动机［1］1.1凹痕的几何模型诸多成果已在轴承等领域得到应本文以面面接触的摩擦副为研究对象。为简化研用。究，将摩擦副表面近似看作两无限大刚性表面，上表面运动

7、且光滑，下面静止且载有均匀分布的凹痕织*基金项目:国家自然科学基金项目(50975276);国家“973构。取单元凹痕为建模对象，其几何模型如图1所计划”课题(2007CB607605);高等学校博士学科点专项科研示。沿x方向，定义凹痕独立占有的表面区域的长度基金项目(200802900513);中国矿业大学青年科技基金项目为L，凹痕宽度为b;沿y方向，定义凹痕深度为d，(2010QNA24)．收稿日期:2011－03－