1207 / 2023-03-18 17:45:55

水润滑条件下微纳复合织构的动压润滑特性的研究

  近年来，在海洋环境压力和地区海洋保护法规的推动下，以水作为润滑和冷却介质的尾轴承润滑技术逐渐成熟并在船舶推进系统中得到应用，表面织构技术作为一种改善摩擦副摩擦学性能的有效手段，一直是摩擦学领域的研究焦点。本文借助流体动力学仿真计算方法，以表面织构化和粗糙化设计的摩擦副水润滑特性为研究对象，分析了基于微织构和粗糙度复合的微纳织构对动压润滑特性的影响规律。对光滑微织构表面而言，随微织构深度增加（h=2~14μm），空化体积分数先增加后减小，摩擦副上壁面压力和摩擦系数也呈现先增后减的规律（0.26~0.59）。若在微织构表面引入有序的小尺度微凹坑（h=1~5μm）或高斯型随机分布的粗糙结构（Gauss高度起伏均方根δ=0.25~1μm），形成微纳复合织构。此时，对计入小尺度微凹坑的微纳复合织构而言，随小尺度微凹坑深度增加，摩擦系数先增加后保持不变（0.31~0.32）。而对计入粗糙结构的微纳复合织构，尽管相同工况下承载力高于微织构表面，但存在一个最优尺度的粗糙结构（δ=0.5μm）使其表面承载能力达到最大值（提升45%），摩擦系数显著降低（0.23~0.31）。