表面粗糙度对圆板的压膜特性的导电Couplestress流体和横向磁场

文摘

表面粗糙度的综合效应和磁场对圆板的性能特点与导电couplestress润滑液(CCSF)进行了研究。克里斯滕森的基础上随机模型,广义随机雷诺氏方程推导。修正方程的无量纲压力,负载承载力和压膜时间。结果给出了数值和图形化并与导电表面光滑。这是观察到的表面粗糙度的影响更明显couplestresses相比不传导的牛顿流体(NCNF)磁场的存在。

1。介绍

近年来,磁流体动力学的特点(磁流体动力)流分析是很重要的对于许多工程和工业应用。导电液体的磁流体动力轴承具有高导热系数、高导电性特征在传统的轴承。不同的配置的挤压油膜润滑轴承横向磁场的作用下被几位作者讨论1- - - - - -6]。随机粗糙表面的流体动力润滑模型研究了克里斯腾森(7]。磁流体动力的综合效应和表面粗糙度已经被许多作者研究[8- - - - - -11),发现表面粗糙度的影响在横向磁场的存在显著的压膜特征轴承。

众所周知,couplestress流体通过斯托克斯理论(12)是一种泛化的粘性流体理论与couplestresses和身体夫妇。Couplestress液体被假设的结果之间的相互作用的一部分身体另一个在表面上相当于一个力和动量分布。它由刚性面向随机粒子悬浮在粘性介质如电流变液体和合成液体。许多研究调查的影响couplestress挤压油膜润滑的横向磁场的存在(13- - - - - -15]。磁流体动力轴承与导电液体拥有众多优势传统的轴承。

最近,林等。16]研究了磁流非牛顿圆柱压膜及其应用润滑方程推导圆板的修改。他们发现,改进的特征进一步强调圆板操作使用一个更大的磁场参数和非牛顿参数。

表面粗糙度的影响磁流体动力进行couplestress压膜特征之间的圆形盘子到目前为止还没有被研究过。因此,本文尝试研究表面粗糙度的综合效应,进行couplestresses磁流体动力压膜特征之间的圆形盘子。表达式的磁流体动力压膜压力、负荷能力、高度和时间关系。数值结果进行了对比与哈特曼数对应的传统理由不同的值研究了林et al ., (16]。

2。问题的数学公式

考虑两个粗糙圆形板之间的挤压流接近互相挤压速度 ,在那里两个板块之间的膜厚度,这部电影是压力,和是速度组件,润滑剂粘度,材料常数负责couplestresses,的电导率是润滑剂。一个统一的横向磁场应用于轴承的吗方向如图1。假设流体膜薄,身体力量和身体夫妇可以忽略不计。第三项(1)是一个来自洛伦兹的身体力量在感应磁场的假设下远小于Kuzma[描述的应用磁场17]。然后,从欧姆定律,轴向电流密度。因此,这个词出现在(1)。

通常的假设下的磁流润滑理论适用于薄膜和斯托克斯理论couplestresses,连续性方程和磁流体动力(磁流体动力)动量方程在极坐标形式 速度组件相关的边界条件如下。(1)较低的表面,

(2)在上表面, 径向分量的表达式可以得到解决(1)受边界条件(4)(5度),我们得到 在哪里是初始膜厚度, couplestress参数描述非牛顿效应, 是哈特曼数测量磁场的强度,然后呢和维的数量,取决于什么和。考虑 连续性方程的积分形式(3跨膜厚度) 用的表达和应用的速度边界条件,可以得到修改后的雷诺方程后进行集成: 在哪里 让的概率密度函数随机膜厚度。

的随机平均(9)对,平均雷诺在该表单中输入方程得到修改 在哪里 按照克里斯腾森(7),我们假设 在哪里标准偏差。

在克里斯坦森的上下文中随机粗糙表面的流体动力润滑理论,两个粗糙度模式被认为是,即径向粗糙度模式和方位粗糙度模式。

2.1。径向粗糙度模式

对于一维径向粗糙度模式,粗糙度结构形式的长,狭窄的山脊和山谷在径向方向(即运行。,他们是直接通过山脊和山谷和)。在这种情况下,膜厚度的形式 随机修正雷诺方程(11)的形式

2.2。方位粗糙度模式

对于一维方位粗糙度,轴承表面的形式长狭窄的山脊和山谷中运行方向(即。,they are circular ridges and valleys on the flat plate that are concentric on和)。在这种情况下,膜厚度假设形式 修改后的雷诺方程类型(11)的形式 对于一个轴对称情况下,这些方程减少 在哪里 相关的压力场的边界条件 解决(22使用边界条件)(23个)和(23 b)给 的无量纲形式的电影是由压力 在哪里 压膜的载重量是通过整合压力场板的面积 无量纲平均瞬时负荷能力压膜是由 的恒定负载所需的时间,膜厚度减少的价值在时间可以通过集成(29日)。因此, 在哪里。

3所示。结果和讨论

表面粗糙度和磁流体动力的综合效应进行couplestress圆形盘子之间流体润滑是克里斯坦森的基础上随机分析理论(7)两种类型的粗糙度模式。压膜特征分析对三个无量纲参数,即哈特曼数,进行couplestress参数,粗糙度参数。

图2描述了无因次平均压力的变化与轴向坐标粗糙度参数的函数的参数值,,对于粗糙度的模式。可以看出,在,径向粗糙度模式伴随着方位粗糙度模式。进一步的增加更明显与方位粗糙度模式相比,径向粗糙度模式。图3代表无量纲载荷承载能力的变化与为不同的值。可以看出,增加的值有显著增加的负荷能力。的效果更突出CCSF相比传统NCNF。图4显示无量纲平均负荷能力的变化与为不同的值。这是看到增加的影响是提高平均载重量为圆形盘子比光滑的板情况。图5显示无量纲载荷的变化与粗糙度参数的函数与和。从图的负荷能力显著增加粗糙度参数的值和方位的效果更突出粗糙度模式比径向粗糙度模式。在无量纲压膜时间变化与为不同的值如图6。可以看出,增加的值在压膜有显著增加。响应时间的差异作为函数图中给出了7不同的价值观。观察到磁参数的影响是提高粗圆板的挤压效应而光滑的盘子。图8显示无量纲压膜时间的变化与为不同的值。这是观察到,增加而增加的值。的影响是比NCNF CCSF更加明显。可以看出方位/径向粗糙度的影响模式是增加/减少相比传统的情况下(例如,)。时间的方法是更明显的方位粗糙度模式相比,径向粗糙度的模式。

表1前面的分析显示了比较林et al ., (16),目前的分析。从表中观察到,在负荷和时间有显著增加粗糙度的模式。在径向增长14.50% / 52.28% /方位粗糙度模式是观察,。

4所示。结论

表面粗糙度和磁流体动力的综合效应进行couplestress压膜特性的基础上提出了圆板之间克里斯滕森随机粗糙表面的理论(7]。从上面的理论和数值结果,可以得出以下结论。(我)在导电couplestress流体和外部应用横向磁场,一维径向/方位粗糙度模式在圆板/提高承载力和减少响应时间和不导电的情况。(2)随着表面粗糙的增加,大量的负载在压膜运动的轴承和提高响应时间比平滑的情况。(3)在极限情况,结果对一维圆板粗糙度模式可以减少表面光滑林研究et al ., (16)和比较如表所示1。

命名法

:	半径的圆形盘子
:	应用的磁场方向
:	最大粗糙高度偏离名义电影
:	无量纲粗糙度参数
:	膜厚度
:	初始膜厚度
:	膜厚度时
:	无量纲时间后膜厚度
:	随机膜厚度
:	哈特曼数
:	Couplestress参数
:	无量纲couplestress参数
:	径向、角和轴向坐标
:	在电影地区速度分量
:	影片中的压力区域
:	无因次压力
:	平均时间的方法
:	无量纲的方法
:	挤压速度
:	无量纲载荷承载能力。

希腊符号

:	电导率的液体
:	标准偏差
:	负责couplestress材料常数
:	润滑剂粘度
:	随机变量。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

引用

1. w·f·休斯,“滑块轴承磁流体动力有限的步骤,”液体的工程师杂志,卷85,不。1,第135 - 129页,1963。视图:谷歌学术搜索
2. w·f·休斯和r . a . Elco“磁流体动力润滑平行旋转磁盘之间流动,”流体力学杂志,13卷,不。1,21-32,1962页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索|MathSciNet
3. d . c . Huzma“Magneto-hydrodynamic平行滑动轴承,”交易的ASME流体工程杂志》上。D系列卷,87年,第780 - 778页,1965年。视图:谷歌学术搜索
4. d . c . Kuzma e . r . Maki, r·j·多恩”磁流体动力压膜”,流体力学杂志,19卷,不。3、395 - 400年,1964页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
5. w·f·休斯和r . j . Elco磁流体动力轴颈轴承。”美国火箭学会杂志》上32卷,第778 - 776页,1962年。视图:谷歌学术搜索
6. J.-R。林,”Magneto-hydrodynamic压膜特征之间的环形磁盘,”工业润滑和摩擦学,53卷,不。2、66 - 71年,2001页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
7. h·克里斯坦森,”随机粗糙表面的流体动力润滑模型,”美国机械工程师学会学报》上,卷184,不。55岁,1013 - 1026年,1969页。视图:谷歌学术搜索
8. n . m . Bujurke和r . b . Kudenatti“磁流体动力润滑粗糙的矩形板之间流动,”流体动力学研究,39卷,不。4、334 - 345年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索|MathSciNet
9. n . b . Naduvinamani s t Fathima,贾马尔,“粗糙度对磁流挤压的影响多孔矩形板之间的电影,”摩擦学国际,43卷,不。11日,第2151 - 2145页,2010年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
10. n·m·Bujurke n . b . Naduvinamani, d . p . Basti”之间的表面粗糙度对磁流体动力压膜特性的影响有限的矩形板,“摩擦学国际,44卷,不。7 - 8,916 - 921年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
11. n . b . Naduvinamani和m . Rajashekar”,表面粗糙度对magneto-hydrodynamic压膜特征一个球体和多孔平面之间,“工业润滑和摩擦学,卷66,不。3、365 - 372年,2014页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
12. v . k .斯托克斯夫妇在液体压力,”物理的流体,9卷,不。9日,第1715 - 1709页,1966年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
13. J.-R。林,L.-M。楚,C.-R。挂,P.-Y。王”,推导二维couple-stress磁流压膜雷诺方程,应用宽平行矩形板,“Meccanica,48卷,不。1,第258 - 253页,2013。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
14. n . b . Naduvinamani s t Fathima, b . n . Hanumagowda”Magneto-hydrodynamic couplestress挤压油膜润滑的圆形盘子,”工程摩擦学学报第一部分,卷。225年,第119 - 111页,2011年。视图:谷歌学术搜索
15. s . t . Fathima n . b . Naduvinamani s . h . Marulappa和h . Bannihalli”研究磁流压膜的性能各向异性多孔矩形板之间couplestress体液,”摩擦学在线,9卷,不。1、1 - 9,2014页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
16. J.-R。林,L.-M。楚,L.-J。梁和林志信。李”,修改后的润滑方程的推导为磁流非牛顿圆柱形挤压电影及其应用圆形盘子,”《工程数学卷,77年,第75 - 69页,2012年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索|MathSciNet
17. d . c . Kuzma“磁流体动力压缩电影”,流体工程,卷86,不。3、441 - 444年,1964页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索

版权

版权©2015 Syeda Tasneem Fathima等。这是一个开放分布式下文章知识共享归属许可,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。