基于分子動力學模擬的彈流潤滑行為研究

史俊勤

（西北工業大學 先進潤滑與密封材料研究中心，西安710049）

［摘要］新型無級變速（IVT）系統已廣泛應用于汽車、工業設備、高端制造等領域，IVT系統的變速牽引功能主要依賴于牽引油膜性質。采用基于原子尺度的分子動力學模擬方法，研究了高壓、高溫、高剪切速度下芳香族二苯戊烷牽引油的油膜厚度對其流體動壓潤滑行為的影響。研究表明，極端條件下僅有1.4 nm的油膜出現了明顯的非連續性分層現象，速度分布展現了“plug-slip”剪切；隨著油膜厚度增加體相油膜結構由非連續性逐漸向連續性分布轉變，但摩擦表面附近呈現類固體層，其中厚度約為2.4 nm的油膜系統的結構與速度分布均展現了過渡態特征。厚度較大的油膜系統中體相油膜速度呈連續性分布，然而當油膜厚度達到8 nm以上時其速度分布呈現“stick-slip”特征。厚度約為4 nm的油膜系統具有最小的牽引系數，油膜厚度繼續增加時牽引系數基本保持不變。研究體系中油膜厚度最小的體系展現了最高的牽引系數，表明較厚的油膜在剪切作用下會引起牽引力損耗，不利于變速系統高效工作。該研究有助于深刻理解無級變速系統中牽引油膜的傳質、摩擦潤滑行為，為新型牽引油設計提供理論基礎。