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薄膜润滑状态下流体的流动特性分析

薄膜润滑状态下流体的流动特性分析曲庆文朱均(山东工程学院淄博255012)(西安交通大学西安710049)摘要应用分子动力学的基本理论和已有的实验数据对薄膜情况下的流体流动进行了分析。通过对简单的压力流和剪切流较精确的模拟,得出了流体在不同膜厚下的流动特性。由此可以看出,在分子级膜厚条件下壁面对流体的作用十分显著。通过以微观场的运动分析揭示宏观流动,为薄膜甚至边界润滑轴承性能分析提供依据。同时,可得出对壁面边界条件的解释。关键词薄膜润滑壁面效应等效粘度中图号O351.2引言科学技术的发展使人们对微观世界的认识越来越深入。随着分子动力学理论和量子力学的发展,可以运用分子或粒子的运动状态来描述微观的流体运动。并运用统计力学的观点对运动进行统计分析,从而得出宏观与微观的联系。同样,可以微观的流动描述宏观的系统特性,揭示流体的运动、能量、压力、粘度等输运特性。分子间的相互作用决定了分子间的能量,分子间的作用力主要有:静电力、诱导力(或...  (本文共4页) 阅读全文>>

大连理工大学
大连理工大学

纳米润滑油改善内燃机活塞组—气缸套润滑摩擦热物理机制研究

活塞组-气缸套的润滑摩擦直接影响内燃机的动力性、经济性和可靠性。由于活塞组-气缸套的润滑摩擦环境极为复杂,伴随高温、重载、变速等不利于润滑的因素,使其处于流体润滑、薄膜润滑、边界润滑共存的混合润滑状态。由纳米颗粒与基础油组成的纳米润滑油,具有改善润滑摩擦和强化换热的双重优势,非常适用于活塞组-气缸套的润滑和冷却。不同润滑状态下,纳米颗粒改善润滑摩擦的热物理机制尚不完全清楚,传统的研究方法无法将这几种润滑状态分开进行研究。分子动力学(MD)方法可以模拟不同的润滑状态和工作状态,有效地从微观角度揭示润滑摩擦的机理,并能够准确地描述纳米流体的结构特点,因此可以采用MD方法对各润滑状态下,纳米润滑油改善润滑摩擦的热物理机制分别进行深入研究。本文根据活塞组-气缸套的润滑状态分别建立了流体润滑、薄膜润滑和边界润滑模拟模型,采用MD方法对比分析了基础油和纳米润滑油润滑摩擦特性的不同,给出了各润滑状态下纳米颗粒所发挥的作用,最后对纳米流体强化换...  (本文共212页) 本文目录 | 阅读全文>>

《曲阜师范大学学报(自然科学版)》1990年20期
曲阜师范大学学报(自然科学版)

关于流体运动能量的讨论

在流体力学中,描述流体的运动有两种方法:拉格朗日法和欧拉法.在表示物理定律的流体运动基本方程中,表示流体质量、能量输运的项,总和这些物理量分布的瞬时梯度直接关联,因此在理论分析中常采用欧拉法.同样,建立基本方程也有两种方法:(1)取系统为研究对象,在流场中任取一个有限大并随流体一起运动的封闭系统,系统的体积、形状和系统内的物理量都随流动而变,在边界上可以有能量交换,但无质量交换.它相当于研究流体运动的拉格朗日法,建立的方程称为拉格朗日型基本方程.(2)取控制体为研究对象,在流场中任取一固定的虚拟有限体为控制体,控制体的边界是一固定的虚拟封闭面,称为控制面.流体连续不断地通过控制面,在控制面上既可以有能量交换,也可以有质量交换.它相当于研究流体运动的欧拉法,建立的方程称为欧拉型基本方程.流体运动的能量方程是能量守恒定律在流体运动中的数学表达式.该文首先用欧拉法给出拉格朗日型和欧拉型能量方程,再用能量方程讨论理想流体的稳定流动.1拉...  (本文共3页) 阅读全文>>

《地质论评》2000年S1期
地质论评

垂向流体运移的热效应数学模型研究

流体的易流动性使它成为能量和质量传翰的载体。流体运移对地层温度场的分布是个重要的形响因索。在没有流体运移的情况下,温度场主要受传导作用的控制,而如果有流体运动的参与,则必受到流体运动的干扰。特别是由于在垂直方向上地质体上、下温度存在较大差异,此时垂向流体的运移将引起能t的变化,这对温度场而言是个重要的影响因素(胡圣标等,1994)。在地质体内流体垂向运移主要有两种情况一种是大范围的诊流,这是由于底部高压并且在垂向上有较大的渗透率。比如在莺歌海泥底辟内有大量的垂向徽裂隙,并且深部处于高温高压,这就导致大量的高温高压流体向上运移,在浅部造成了大范围的温度异常。另一种流体垂向运移是由于垂向断裂带的存在,在断裂带内深部流体以较快的速度向上运移,随着流体运动深部热量被带到浅部,这样造成局部异常高温(罗晓容,1”9)。显然这两种不同的流体运移机制使得其对温度场的影响有着很大的差异。后一种高沮区域比前一种小,但温度异常大。 在有流体垂向运移的...  (本文共3页) 阅读全文>>

《水动力学研究与进展(A辑)》1994年05期
水动力学研究与进展(A辑)

粒子驱动流体运动

1概述 多相湍流问题是目前湍流理论中一个比较活跃的分支,同时也是能源工程、环境工程及水利工程等领域中迫切需要解决的问题之一。鉴于此课题的重要性,前人已对其做了较多的工作巨’口仁,妇〕「‘〕。多相湍流中存在着两类相互作用:一类是粒子与粒子之间的相互作用,另一类是粒子与流体之间的相互作用。对后一种相互作用迄今为止人们对流体对粒子运动的作用研究颇多,而对粒子对流体运动的作用则主要限于探讨加入粒子后流体的阻力损失、紊动强度等的影响方面,对完全或部分由粒子运动而驱动的流体运动所做的工作则相对较少。本文对此类间题进行了初步的探讨,以期加深对粒子与流体之间相互作用的认识。2控制方程及简化 本文主要探讨粒子体积浓度不是很大的条件下由粒子驱动的流体运动,此时,流体运动的控制方‘程为 守·应一0(la)p,鬃一二尸十*二2:一;(lb)式中已假设流体是不可压的,矛为因粒子运动而作用于单位体积流体上的质量力,其值视粒子相对雷诺数与粒子尺度及粒子间距而...  (本文共7页) 阅读全文>>

《自然杂志》1985年07期
自然杂志

旋涡——流体运动的肌腱

涡运动是自然界中可以普遍观察到的流体运动形态.近代流体力学的奠基人普朗特(L .Prandtl)的学生、著名空气动力学家屈西受(D.K讹hemann)曾经说过:“旋涡是流体运动的肌键.”〔11由于这句话深刻地概括了涡在流体运动中的作用,所以它现在已成为至理名言.如果我们再联想到另一位著名流体力学家范代克(M.van Dyke)所说的宇宙物质有99%以上是流体,那末我们就更能意识到涡运动在整个物质世界中的地位了. 本文提出笔者对屈西曼这句名言的途释,并据笔者接触到的领域,概述当前涡运动理论研究的主要方向. 涡运动的多种形态 我们先来看一些自然界和实验室中出现的各种旋祸的例子,以便进而考察涡流的基本特征. 自然界中最大的涡大概要算宇宙空间的旋涡星云了.人们对它们的形态并不陌生,不过它们的离心力不是象宏观尺度的流体中的涡那样由压力来平衡的,而是由引力来平衡的.这种硕大无朋的旋涡是天体物理学家研究的对象,著名应用数学家林家翘教授在这个领...  (本文共7页) 阅读全文>>

《力学进展》1983年02期
力学进展

论流体运动稳定性理论的两种方法

流体运动稳定问题是流体力学理论中的一个重要课题。它以研究层流如何转变为湍流为主要目的。近一个世纪以来,理论和实验已取得很大进展,但距离最后解决问题还很远。Lin〔1〕和Chandrasekhar〔2〕总结T早期用简正模法研究的结果.最近,Jogeph〔3〕,Drazin和Reidt4〕作了进一步综述,特别总结了近年来非线性稳定理论的进展.Sw认ney阁所编、《流体运动不稳定和湍流的发生》对这一研究领域最新结果作了全面评述.一 流体运动稳定性的研究归结为偏微分方程的求解和定性分析。主要有两种方法:简正模法(normal mode approaeh)和整体方法(global approaeh),包括能量法和J’IonyHoB直接方法。 将流体运动稳定理论和常微分方程稳定理论的方法作一比较可知:简正模法相应于一次.近似方法,但用简正模法处理流体运动稳定问题必须具体求解相应的本征值问题才能得到稳定条件。在文献〔1,2〕中所讲述的问题都是...  (本文共17页) 阅读全文>>