彈性流體動壓潤滑數值計算方法
作者：黃平 等圖書詳細信息:
ISBN：9787302341239定價：58元
印次：1-1
裝幀：平裝
印刷日期：2013-10-23
圖書簡介：
本書介紹了彈性流體動壓潤滑（彈流潤滑）的數值計算方法和程式。全書共分15章，第1~3章分別是： 彈性流體動壓潤滑基本方程、彈性變形數值計算方法和能量方程數值計算方法，這3章的內容是後面各章的基礎；第4~10章包括線接觸、點接觸、橢圓接觸彈流問題的等溫解和熱解的內容，其中第9章分析了速度方向與主軸方向不一致時的橢圓接觸彈流問題，這些章節是彈流潤滑計算中最基本、最重要的內容； 第11~15章分別介紹了脂潤滑、雙電層效應、非穩態、粗糙度影響、微極流體的彈流潤滑計算，這些計算內容是在對前面程式的簡單修改的基礎上實現的。本書可以作為機械設計與理論專業研究生及相關專業師生的教材或教學參考書，也可供從事彈流潤滑計算分析與研究的工程技術人員參考。
前言
本書是作者與研究生們一起合作出版的《潤滑數值計算方法》的姊妹篇。《潤滑數值計算方法》自出版以來受到了較廣泛的關注和評價，使作者感到十分有必要出版本書。本書以彈性流體動壓潤滑（簡稱彈流潤滑）數值計算方法和程式為主，詳細介紹了彈流計算中的線接觸、點接觸、橢圓接觸的等溫解和熱解的內容。此外，還對特殊工況下的彈流潤滑問題，如：不同方向速度、脂潤滑、雙電層效應、非穩態、粗糙度影響、微極流體等彈流潤滑計算進行了簡要的介紹。
彈流潤滑計算是與工程實際聯繫十分緊密的內容，存在於滾動軸承、齒輪傳動等零件中，同時彈流計算又是潤滑計算中的難點之一。其主要的困難在於必須將Reynolds方程、彈性變形方程、粘壓方程，以及能量方程等聯立在一起求解，因此一般需要通過疊代法完成，而這樣的求解過程時常會帶來計算不收斂。本書儘量採用較為可靠的疊代方法，並對提供的程式和例題進行了驗算，確認可以得到滿意的結果。
然而，必須指出，由於彈流問題的複雜性，一般的彈流程式不具有普適性，也就是說，當工況條件發生變化時，直接使用相應的程式不一定能夠得到收斂解，這時讀者需要注意以下幾點。
(1) 由於計算精度的設定導致的未收斂： 因為數值計算總會存在一定的誤差，對有些彈流問題來講，如果計算變數的精度（如未採用雙精度等原因）不能達到程式中給定的收斂精度，而在一個較低的精度水平上重複，但是沒有發散。這時雖然未滿足精度要求，但是仍然可以認為是得到了收斂解，其解可用。
(2) 由於疊代次數限制導致的未收斂： 在大多數疊代程式中，除了設定一定的精度，為了不使計算無限循環下去，同時設定了疊代次數的限制。所以，有些彈流計算雖然已經開始收斂，但是由於次數達到限制而終止計算，顯示計算結果未收斂。這種情況解可用。如果讀者希望得到更精確的解，可以適當加大疊代次數。
(3) 由於計算區間較小導致的未收斂： 通常彈流計算的區間一般僅限於6倍的接觸區半寬，入口區一般為4倍的半寬，出口區一般為1.5~2倍的半寬。這樣的寬度一般都可以滿足典型的彈流潤滑問題求解，但是對於一些非典型的彈流問題，比如輕載、高速、高粘度、非牛頓流體等問題，可能帶來計算不收斂的情況。如果出現這樣的情況，適當加大接觸區的寬度一般都能得到收斂解，但是這樣會帶來一定的精度損失，而這樣的精度損失通常不能用提高節點密度的方法得到補償。
(4) 由於問題不適合導致的不收斂： 彈流潤滑一般求解的是點、線最大接觸壓力在0.2~0.8GPa之間的流體動壓潤滑問題，如果最大壓力低於或高於這一區間，潤滑會趨於普通流體動壓潤滑或使膜厚過薄等，從而導致現有的彈流潤滑計算程式不適合這類問題而不收斂。這種情況讀者可以通過不收斂結果發現問題，並採用適合的程式求解。
總之，到目前為止一般的彈流計算程式還無法做到普適，所以有時需要讀者通過熟悉彈流潤滑的特性，修改相應的計算語句來得到滿意的計算結果。但是這並不影響本書的作用，與《潤滑數值計算方法》一書的目的相同，作者希望通過建立這樣一個平台，可以避免許多彈流潤滑計算的重複工作量，並有助於需要彈流解的讀者儘快完成最終的計算。
參加本書編寫的有： 賴添茂（第2.3節，第8、10章）、楊倩倩（第4章）、王亞珍（第6、9章）、陳英俊（第11章）、白少先和左啟陽（第12章）、張煒（第13章），黃平負責其他章節的編寫和全書的統稿工作。由於時間關係和水平所限，書中肯定存在不足，甚至錯誤，希望廣大讀者提出寶貴意見和修改建議，使其進一步完善。
作者
2013年8月於廣州
目錄
符號說明第1章彈性流體動壓潤滑基本方程
1.1求解彈流潤滑的基本方程
1.1.1一維彈流潤滑Reynolds方程
1.1.2二維彈流潤滑Reynolds方程
1.1.3存在兩方向速度的二維彈流潤滑Reynolds方程
1.1.4時變彈流潤滑Reynolds方程
1.2不含彈性變形的膜厚方程
1.2.1線接觸膜厚方程
1.2.2點接觸膜厚方程
1.2.3橢圓接觸膜厚方程
1.3表面彈性變形
1.3.1一維彈性變形
1.3.2二維彈性變形
1.4粘度和密度隨壓力和溫度變化的方程
1.4.1粘度變化方程
1.4.2密度變化方程
1.5載荷平衡條件
1.5.1載荷平衡方程
1.5.2載荷平衡數值計算
1.6Reynolds方程的有限差分法
1.6.1偏微分的差分形式
1.6.2差分形式Reynolds方程
1.6.3差分方程疊代
1.6.4壓力疊代收斂準則
第2章彈性變形數值計算方法
2.1線接觸變形方程數值計算方法與程式
2.1.1彈性變形方程
2.1.2彈性變形方程數值計算
2.1.3計算流程圖
2.1.4算例
2.2點接觸變形方程數值計算方法與程式
2.2.1點接觸彈性變形方程
2.2.2點接觸彈性變形數值計算
2.2.3計算流程圖
2.2.4計算程式
2.2.5算例
2.3橢圓接觸變形方程數值計算方法與程式
2.3.1幾何關係
2.3.2接觸應力與接觸區
2.3.3計算程式
2.3.4算例
2.4利用多重格線積分技術求解彈性變形
2.4.1多重格線積分法原理
2.4.2計算程式與算例
第3章能量方程數值計算方法
3.1能量方程
3.1.1一維能量方程及其邊界條件
3.1.2二維能量方程及其邊界條件
3.2熱流體動壓潤滑數值計算方法與程式
3.2.1一維熱流體動壓潤滑
3.2.2二維熱流體動壓潤滑
第4章等溫線接觸彈流潤滑數值計算方法與程式
4.1基本方程及其量綱一化
4.1.1基本方程
4.1.2量綱一化方程
4.1.3離散方程
4.2數值計算方法及程式
4.2.1疊代方法
4.2.2程式與算例
第5章線接觸彈流潤滑Newton?Raphson方法與程式
5.1基本方程
5.2Newton?Raphson疊代法
5.2.1矩陣係數表達式
5.2.2表達式中各量的計算
5.3數值計算方法與程式
5.3.1非潤滑區的係數處理
5.3.2ρ-eHe的確定
5.3.3初始H0的確定與修正
5.3.4計算程式
5.3.5算例
第6章等溫點接觸彈流潤滑數值計算方法與程式
6.1等溫點接觸彈流潤滑基本方程
6.1.1基本方程
6.1.2量綱一化方程
6.2數值計算方法及程式
6.2.1差分方程
6.2.2疊代方法
6.2.3計算流程圖
6.2.4計算程式
6.2.5算例
第7章多重格線技術在等溫彈流潤滑計算中的套用
7.1多重格線法基本原理
7.1.1格線結構
7.1.2方程的離散
7.1.3光滑、限制和延拓
7. 2非線性問題的全近似格式
7.2.1格線參數下傳
7.2.2下層格線參數修正
7.2.3格線參數上傳
7.2.4V循環和W循環
7. 3多重格線法解彈流問題注意的問題
7.3.1疊代方法與選用
7.3.2鬆弛因子與格線變換方式
7.4多重格線法求解線接觸彈流潤滑的程式
7.4.1程式說明
7.4.2計算程式
7.4.3算例
7.5多重格線法求解點接觸彈流潤滑的程式
7.5.1程式說明
7.5.2計算程式
7.5.3算例
第8章等溫橢圓接觸彈流潤滑數值計算方法與程式
8.1基本方程及其量綱一化
8.2數值計算方法及程式
8.2.1計算流程圖
8.2.2計算程式
8.2.3算例
第9章有兩方向速度等溫橢圓接觸彈流潤滑數值計算方法與程式
9.1基本方程及其量綱一化
9.2速度的處理
9.3數值計算方法及程式
9.3.1計算流程圖
9.3.2計算程式
9.3.3算例
第10章熱彈流潤滑數值計算方法與程式
10.1熱彈流潤滑基本方程
10.1.1線接觸熱彈流潤滑
10.1.2點接觸熱彈流潤滑
10.2膜厚方向的粘度、溫度處理
10.2.1速度場計算
10.2.2連續方程
10.2.3能量方程
10.2.4上下界面溫度條件
10.2.5解線性方程組
10.2.6溫度計算流程圖
10.3線接觸熱彈流潤滑數值計算方法及程式
10.3.1計算流程圖
10.3.2計算程式
10.3.3算例
10.4點接觸熱彈流潤滑數值計算方法及程式
10.4.1計算流程圖
10.4.2計算程式
10.4.3算例
第11章脂潤滑彈流數值計算方法與程式
11.1脂潤滑彈流基本方程
11.2等溫彈流數值計算方法及程式
11.2.1線接觸問題
11.2.2點接觸問題
11.3熱彈流數值計算方法及程式
11.3.1線接觸問題
11.3.2點接觸問題
第12章考慮雙電層的彈流潤滑數值計算方法與程式
12.1雙電層結構
12.2考慮雙電層的Reynolds方程
12.2.1修正的Reynolds方程
12.2.2電粘度表達式
12.3計算程式與算例
12.3.1計算程式
12.3.2算例
第13章線接觸時變彈流潤滑數值計算方法與程式
13.1時變彈流潤滑Reynolds方程
13.1.1Reynolds方程及其量綱一化
13.1.2離散Reynolds方程
13.2數值計算方法與程式
13.2.1疊代方法
13.2.2計算流程圖
13.2.3計算程式
13.2.4算例
第14章粗糙表面等溫彈流潤滑數值計算方法與程式
14.1含有表面粗糙度的膜厚方程
14.2利用Newton?Raphson方法計算粗糙表面彈流潤滑
14.2.1正弦函式粗糙度
14.2.2單個深粗糙度
14.3線接觸隨機粗糙表面彈流潤滑
14.3.1程式說明
14.3.2計算程式
14.3.3算例
14.4點接觸隨機粗糙表面彈流潤滑
14.4.1程式說明
14.4.2計算程式
14.4.3算例
14.5隨機粗糙度生成程式
第15章微極流體彈流潤滑數值計算方法與程式
15.1微極流體彈流潤滑Reynolds方程
15.1.1基本方程
15.1.2Reynolds方程推導
15.2線接觸微極流體彈流潤滑
15.2.1程式說明
15.2.2計算程式
15.2.3算例
15.3點接觸微極流體彈流潤滑
15.3.1計算程式
15.3.2算例
參考文獻
