非牛頓流體潤滑 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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《牛頓流體潤滑》可作為機械類各專業的研究生教材或相關專業師生的教學參考書,也可供從事非牛頓流體潤滑計算分析與研究的工程技術人員參考。

內容簡介

本書*大的特色是在提齣流速分離法的基礎上，推導齣求解流體潤滑問題的普適流體潤滑方程。流速分離法解決瞭推導非牛頓流體潤滑統一方程的難點，普適流體潤滑方程可用於牛頓流體和非牛頓流體潤滑問題的求解。此外，本書還對非牛頓流體的黏度做瞭較詳細的分析，提齣瞭增量黏度和全量黏度的概念。流體非牛頓性是導緻潤滑失效的重要原因之一。本書分析瞭剪應力有界非牛頓流體的潤滑失效機理和流體潤滑膜承載能力，並介紹瞭測量極限剪應力的多種實驗方法。最後，本書還給齣瞭利用上述基本方法編寫的數值分析計算程序。通過這些程序可以對常見非牛頓流體的流體動壓潤滑、彈流潤滑和熱彈流潤滑進行計算分析。
本書可作為機械類各專業的研究生教材或相關專業師生的教學參考書，也可供從事非牛頓流體潤滑計算分析與研究的工程技術人員參考。

目錄

第1篇基礎理論篇
第1章流體黏度
1.1概述
1.2牛頓流體黏度
1.2.1黏度定義
1.2.2黏度單位
1.3非牛頓流體流變特性
1.3.1非牛頓流體類型
1.3.2非牛頓流體黏度
1.4黏度的主要影響因素
1.4.1黏度與溫度的關係
1.4.2黏度與壓力的關係
1.4.3黏度隨溫度和壓力的變化
1.5常用流變性能實驗裝置
1.5.1同軸圓筒式流變儀
1.5.2錐闆式流變儀
1.5.3平行闆式流變儀
參考文獻
第2章流體潤滑基本方程
2.1流體潤滑基本方程與假設
2.1.1基本方程
2.1.2基本假設
2.2連續方程
2.3平衡方程
2.3.1平衡方程錶達式
2.3.2平衡方程推導
2.4流體本構方程
2.4.1牛頓流體本構方程
2.4.2非牛頓流體本構方程
2.5流體潤滑方程邊界條件
2.5.1流固界麵邊界條件
2.5.2潤滑區壓力邊界條件
參考文獻
第3章流體潤滑Reynolds方程
3.1Reynolds方程推導過程
3.1.1基本方程組與分析
3.1.2消去剪應力變量
3.1.3消去流速變量
3.2一般非綫性問題
3.2.1綫性問題
3.2.2非綫性問題
3.2.3非牛頓流體潤滑問題
3.3非牛頓流體潤滑Reynolds方程推導與難點
3.3.1冪本構非牛頓流體Reynolds方程
3.3.2一般非牛頓流體Reynolds方程推導難點
參考文獻
第4章普適流體潤滑方程
4.1流速分離法
4.1.1流速分離法基本原理
4.1.2流速分離法求解非牛頓流體潤滑問題步驟
4.1.3流速分離法理論基礎
4.2普適流體潤滑方程推導
4.2.1普適流體潤滑方程推導過程
4.2.2普適流體潤滑方程簡化
4.2.3普適流體潤滑方程求解
4.3流速分離法定解條件
4.3.1流速分離法滿足所有方程
4.3.2流速分離法滿足所有邊界條件
4.4常用非牛頓流體潤滑方程
4.4.1冪函數流體潤滑方程
4.4.2其他常用非牛頓流體潤滑方程
參考文獻
第2篇潤滑失效篇
第5章非牛頓潤滑失效分析
5.1極限剪應力下邊界滑移
5.1.1邊界滑移現象
5.1.2滑移邊界條件
5.1.3滑移區流速分布
5.2流體非牛頓性對純滾動摩擦的影響分析
5.2.1滑滾比
5.2.2純滾動流體動壓潤滑Reynolds方程
5.2.3純滾動流體潤滑的壓力梯度、剪應力與膜厚的關係
5.2.4存在滑動的非牛頓流體潤滑失效
5.3滑動摩擦下流體潤滑摩擦因數
5.3.1Stribeck麯綫與潤滑失效
5.3.2流體動壓潤滑摩擦因數分析
5.3.3流體潤滑摩擦因數與潤滑失效的關係
5.3.4最小摩擦因數
參考文獻
第6章流體潤滑失效分析
6.1黏塑性流體
6.1.1黏塑性流體本構方程
6.1.2黏塑性流體潤滑基本方程
6.1.3黏塑性流體潤滑失效分析
6.2屈麯型流體
6.2.1屈麯流體本構方程
6.2.2屈麯流體潤滑基本方程
6.2.3屈麯流體潤滑失效分析
6.3圓本構流體
6.3.1圓本構方程
6.3.2圓本構流體潤滑基本公式
6.3.3圓本構流體潤滑失效分析
參考文獻
第7章流體流變性能實驗分析
7.1高壓流變性能實驗
7.1.1雙圓盤式
7.1.2衝壓式
7.1.3剪切式
7.1.4毛細管式
7.1.5純剪式
7.1.6衝擊剪切式
7.1.7衝擊擠壓式
7.1.8落柱式
7.2界麵滑移模型與實驗
7.2.1滑移長度模型
7.2.2極限剪應力滑移模型
7.2.3界麵滑移測量
7.2.4界麵滑移影響因素
參考文獻
第3篇計算方法與程序篇
第8章非牛頓流體動壓潤滑計算方法與程序
8.1一維流體動壓潤滑基本方程、數值方法與程序
8.1.1基本方程
8.1.2數值方法
8.1.3計算程序
8.2二維流體動壓潤滑基本方程、數值方法與程序
8.2.1基本方程
8.2.2數值方法
8.2.3計算程序
參考文獻
第9章非牛頓流體彈性流體動壓潤滑計算方法與程序
9.1綫接觸非牛頓流體彈流基本方程、數值方法與程序
9.1.1基本方程
9.1.2數值方法
9.1.3計算程序
9.2點接觸非牛頓流體彈流基本方程、數值方法與程序
9.2.1基本方程
9.2.2數值方法
9.2.3計算程序
參考文獻

精彩書摘

第3章流體潤滑Reynolds方程
子曰： 溫故而知新，可以為師矣。
——《論語·為政》
在第2章已給齣流體潤滑基本方程是由連續方程、平衡方程和本構方程等6個方程組成的微分方程組。在本構方程為綫性（牛頓流體）的條件下，對這6個方程進行消元，並利用邊界條件可以將它們轉化成隻含有一個壓力變量的二次偏微分方程，這就是著名的Reynolds方程［1, 2］。
雖然Reynolds方程主要是用來求解牛頓流體的，但是在特殊情況下，部分非牛頓流體潤滑問題也可以得到形如Reynolds方程的單一壓力變量方程。因此，我們這裏先給齣Reynolds方程的推導過程。
但是，需要指齣： 大多數非牛頓流體是很難或不能得到形如Reynolds方程的公式。但是，隻有能求得流體潤滑基本方程組的解，也不必一定要推導齣類似的方程，因為它們實質上是等價的。但是，即便是用流體潤滑基本方程組來求解非牛頓流體潤滑問題也麵臨諸多問題，在下麵我們將緻力給齣能夠解決這些睏難的方法。
3.1Reynolds方程推導過程
3.1.1基本方程組與分析
在推導Reynolds方程之前，我們有必要把流體潤滑基本方程組再列齣如下：
連續方程：
�鄲血禕+��(ρu)�祒+��(ρv)�祔+��(ρw)�祕=0（3��1）
平衡方程：
�祊�祒=�鄲觴z�祕（3��2）
�祊�祔=�鄲觵z�祕（3��3）
�祊�祕=0（3��4）
本構方程：
τzx=ηdudz（3��5）
τzy=ηdvdz（3��6）
……

前言/序言

在潤滑過程中，潤滑劑的非牛頓特性是一個非常普遍的現象。但是由於本構方程的非綫性（即非牛頓性），以往的非牛頓流體潤滑問題的求解非常復雜和睏難，即便是通過數值求解，對非綫性較大的問題也很難求得收斂的解，因此非牛頓流體潤滑一直是潤滑理論中的一個難點。
由於長期以來對非牛頓流體潤滑計算沒有找到有效的求解方法，盡管人們通過實踐得到瞭各種各樣典型的非牛頓流體本構方程，但是人們還隻能盡量將流體簡化成牛頓流體進行分析和計算。這種將非牛頓流體潤滑問題擬綫性化的處理，常常會使模擬與實際工況存在顯著偏差，從而計算結果可能存在設計失真和失誤隱患。因此，尋求有效的求解非牛頓流體潤滑問題的方法是潤滑計算分析中的一個重要任務。
求解非牛頓流體潤滑的難點主要在於： ①非牛頓流體因其本構方程的非綫性給推導帶來非常大的障礙； ②即便是可以得到類似的Reynolds方程，求解過程中也會因其非綫性，常常得不到收斂解。以往在求解任何流體潤滑問題時人們總是希望推導得到一個類似牛頓流體的Reynolds方程，然後對僅有壓力變量的潤滑方程（Reynolds方程）進行求解。而想要推導齣不同非牛頓流體的Reynolds方程，除個彆非牛頓流體外，大多數情況下無法得到適閤求得穩定的數值解的錶達式。
本書共分3篇。第1篇為基礎理論篇，包括第1～4章。篇中首先對非牛頓流體的黏度做瞭較詳細的分析，提齣瞭增量黏度和全量黏度的概念。因為黏度原本的定義是來自於牛頓流體，因此為瞭正確認識非牛頓流體，必須首先清楚地瞭解牛頓和非牛頓流體黏度之間的不同性質，否則很難深入研究。流速分離法是本書重點介紹的一個有效求解非牛頓流體潤滑問題的方法。從牛頓流體潤滑分析開始，延伸齣非牛頓流體潤滑問題所存在的難點之後，通過利用潤滑問題的特殊性，提齣瞭求解非牛頓流體潤滑問題的流速分離法，從而建立瞭適用於非牛頓流體潤滑問題的求解方法，推導齣瞭普遍適用的求解非牛頓流體潤滑問題的潤滑方程的錶達式——普適流體潤滑方程。
第2篇為潤滑失效篇，包括第5～7章。理論上，牛頓流體不會引起潤滑失效，但這與實際情況不符。這使得人們不得不深入尋找潤滑失效的原因。非牛頓性自然成為重要原因之一。本書在分析瞭剪應力有界非牛頓流體本構方程的基礎上，對極限剪應力引起的潤滑失效機理、流體潤滑膜承載能力分析和實驗測量極限剪應力等方麵做瞭較深入的討論。本書給齣瞭純滾動不存在潤滑失效、極限剪應力和滑動會引起潤滑失效等重要結論。這些結論有助於深入認識流體非牛頓性帶來的影響。本篇還討論瞭摩擦因數、載荷、膜厚和潤滑失效之間的關係和聯係。
第3篇為計算方法與程序篇，包括第8～12章。給齣瞭利用上述基本理論推導的常見非牛頓流體潤滑問題的計算公式、數值方法與求解程序。通過這些程序得到的計算結果錶明： 基於流速分離法得到的普適流體潤滑方程不僅能成功地應用於非牛頓流體潤滑中的壓力分布、膜厚和溫升計算； 而且與現有的非牛頓流體潤滑問題的計算方法相比，它的求解過程格式統一、計算步驟簡單、計算收斂性好、結果準確。
本書可為非牛頓流體潤滑問題的研究提供理論和數值分析支持。本書由黃平和楊倩倩編寫，黃平撰寫第1～7章，楊倩倩編寫第8～12章。本書的研究內容得到國傢自然科學基金 “計算摩擦學”（51575190）的資助，同時書中引用瞭不少摩擦學同行們的齣色成果，此外占旺龍在成書期間對資料收集提供瞭很大幫助，在此一並感謝！
由於非牛頓流體潤滑問題的復雜性，加上作者的水平所限，書中存在錯誤在所難免。望廣大讀者不吝賜教，提齣寶貴意見和建議。
作者
2017.6於廣州

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