CFD學習:基于流體動力剪切應力的流體動力潤滑建模

要點

  • 流體動力潤滑是一種潤滑方式,其中在表面之間引入液體潤滑劑以防止它們相互摩擦。 

  • 流體動力潤滑廣泛應用于噴氣發動機渦輪葉片、機械密封、軸承、齒輪、內燃機、生物醫學和納米技術。

  • 根據屈服剪切應力,潤滑劑可分為剛性潤滑劑或準牛頓潤滑劑。

 CFD學習:基于流體動力剪切應力的流體動力潤滑建模的圖1

在流體動力潤滑中,流體動力剪切應力特性非常重要,因為它們影響潤滑劑的變形。

每當兩個表面(例如工具和工件)之間存在摩擦時,就會導致生產力問題。流體動力潤滑是一種公認的潤滑方式,有助于減少表面之間的摩擦。在流體動力潤滑中,流體動力剪切應力特性非常重要,因為它們影響潤滑劑的變形。根據流體動力剪切應力,材料變化可能是永久性的,也可能是暫時的,這可能會影響潤滑的有效性。

讓我們探討一下什么是流體動力潤滑以及為什么需要它。

流體動力潤滑

當兩個表面接觸時,會產生摩擦力,從而限制了移動的便利性。在工程中,摩擦是一種常見現象。在大多數工程系統中,提供潤滑是為了防止兩個表面相互摩擦造成的磨損。

流體動力潤滑是一種潤滑方式,其中在表面之間引入液體潤滑劑以防止它們相互摩擦。潤滑劑通常用于在兩個表面之間形成一層。流體動力潤滑也稱為厚膜或全膜潤滑。

流體動力潤滑如何減少摩擦?

我們都知道,即使是鏡面拋光的表面也由稱為山丘和山谷的波峰和波谷組成。表面的缺陷會導致表面粗糙。通過引入流體動力潤滑,將適當的潤滑劑添加到接觸表面,形成薄層。該潤滑劑膜可防止表面相互直接接觸,從而減少摩擦。 

有趣的事實:摩擦學是一種基于潤滑的理論。它是對摩擦、磨損和潤滑的研究。

潤滑劑的類型

任何能夠控制表面摩擦、磨損和撕裂的物質都稱為潤滑劑。潤滑劑的其他功能包括散熱、電力傳輸、保護、向觸點供應添加劑和密封。潤滑劑可以是固體(例如二硫化鉬或石墨烯)或液體(例如油或水)。它們可以是油脂的半固體形式,也可以是氣體形式(例如空氣)。

流體動力潤滑的應用

當具有最佳幾何形狀的表面設計成為一項具有挑戰性的任務時,潤滑就變得必要。流體動力潤滑廣泛應用于噴氣發動機渦輪葉片、機械密封、軸承、齒輪、內燃機、生物醫學和納米技術。

在所有這些應用中,利用流體動力潤滑的基本原理來建立光滑的表面和無摩擦的接觸。工程系統中無摩擦表面接觸的發展受到納維和斯托克斯的著作的支配。雷諾方程有助于驗證流體動力潤滑的有效性??梢詫櫥瑒┑牧黧w流動行為進行建模,并且對此類模型的研究描述了潤滑劑的特性和流體動力學。

讓我們看一下摩擦學中使用的模型,稱為賓漢塑性模型。

使用流體動力剪切應力表征賓漢塑性模型

潤滑脂被廣泛用作潤滑劑,賓厄姆模型是通常用于描述潤滑脂行為的模型。該模型的數學基礎是雷諾方程。使用該模型可以預測軸承行為和核心形成。

賓厄姆模型有兩個參數來表征:

  1. 粘度

  2. 屈服剪切應力

屈服剪切應力是必須施加到潤滑劑以引發流動的最小流體動力剪切應力。根據屈服剪切應力,潤滑劑可分為剛性潤滑劑或準牛頓潤滑劑。當流體動力剪切應力大小超過屈服剪切應力時,潤滑劑以牛頓流體形式流動。否則就是僵化的。

將流體動力潤滑應用于工程系統時,了解潤滑劑的剪切應力和屈服剪切應力非常重要。流體(潤滑劑)的流動行為以及變形率取決于作用在其上的流體動力剪切應力。

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文章來源:cadence博客

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