Page 62 - 摩擦学学报2025年第5期

696 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

由图9(a)可以看出，在超滑移条件下，α在液膜形 该是因空化形成过程的不同所致. 在图9(c)中，2种滑
成之初极短的时间内呈现先增大后减小直至消失的 移条件下Q总体上随介质压力的升高而增大，压力较
变化规律，且压力越大消失的速度越快，而无滑移条件 低时，2种条件达到稳定时的Q无明显差异，但随着压

下呈现更加复杂的规律，即当介质压力在0.2和0.4 MPa 力的增加，超滑移条件下的Q逐渐大于无滑移条件，
时，表现为“增大－减小－增大－减小－增大－平稳(不 但所研究范围内的差值远小于5%，且增加幅度远不
为零)”，在0.6 MPa时则为“增大－减小－增大－减小－ 及F 增大幅度. 由图9(d)可知，介质压力对T的影响在
o
平稳(为零)”的规律. 这主要是因为对于超滑移条件而 无滑移条件下体现得更为显著，而对超滑移条件时的
言，在所处工况下，3种介质压力达到稳定状态时均无 影响极小；超滑移条件下的T远低于无滑移条件，且达
空化发生，而对于无滑移条件，只有0.6 MPa时无空化 到平衡的时间也早于无滑移条件.

发生，而液膜特性稳定前，空化区的“增大－消失－ 3.2.3 转速的影响
增大－减小－消失(稳定)”的过程是液膜温度、黏度和 在介质温度和压力分别为300 K和0.1 MPa条件
流体动压博弈的过程. 此外，由于超滑移条件和介质 下，当转速为3 000~12 000 r/min时，液膜的α、F 、Q和
o
压力增大均可使液膜温度降低，流体黏度增大，流体 T的计算结果如图10所示.
动压效应增强，致使空化消失的临界压力远远小于无 由图10(a)可以看出，2种滑移条件下的α均随转速
滑移条件. 由图9(b)可知，2种滑移条件下的F 总体呈 升高表现为先增大后平稳的趋势，且达到稳定的时间
o
逐渐减小后趋于稳定的趋势，而超滑移条件下的F 均 一致，但超滑移条件时的α远小于无滑移条件，两者的
o
高于无滑移条件，且随介质压力的增大，两者的F 在 差值随转速的升高显著增大，在转速为12 000 r/min时，
o
稳定时的差值基本不变，说明介质压力增大主要引发 超滑移条件使α降低约82%. 在图10(b)中，2种滑移条件

流体静压的增强，而流体动压不受影响. 在初始阶段， 下的F 均随转速的上升而增大，这由流体动压效应增
o
超滑移条件下的F 呈现微小的上升再减小趋势，这应 强所致，且达到稳定的时间基本相同；超滑移条件下的
o

0.24 NS-3 000 r/min SS-3 000 r/min 2.4 NS-3 000 r/min SS-3 000 r/min
NS-7 000 r/min
SS-7 000 r/min
SS-7 000 r/min
NS-7 000 r/min
Cavitation volume fraction, α 0.16 Opening force, F o /kN 1.6
2.0
0.20
SS-12 000 r/min
NS-12 000 r/min
NS-12 000 r/min
SS-12 000 r/min
1.2
0.12
0.8
0.08
0.04
0.0
0.00 0.4
0.000 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0.000 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010
Flowing time, t/s Flowing time, t/s
(a) Cavitation volume fraction (b) Opening force
0.09 324 NS-3 000 r/min
0.08 NS-3 000 r/min SS-3 000 r/min 320 NS-7 000 r/min
SS-7 000 r/min
NS-7 000 r/min
NS-12 000 r/min
NS-12 000 r/min
SS-12 000 r/min
Leakage rate, Q/(mL/h) 0.06 Groove region temperature, T/K 316 SS-3 000 r/min
0.07
SS-7 000 r/min
0.05
SS-12 000 r/min
312
0.04
0.03
308
0.02
0.01 304
0.00 300
0.000 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0.000 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010
Flowing time, t/s Flowing time, t/s
(c) Leakage rate (d) Mean temperature of groove region
Fig. 10 Influences of different rotational speeds on cavitation and sealing performance under two slip conditions
图 10 2种滑移条件下不同转速对空化及密封性能的影响