Page 21 - 摩擦学学报2025年第9期

第 9 期 刘傲, 等: Cr 12 MoV模具钢表面微织构润滑减阻研究 1275

Volume fraction Volume fraction
0.00e+00 1.05e-02 2.10e-02 3.14e-02 4.19e-02 5.24e-02 0.00e+00 8.08e-03 1.62e-02 2.43e-02 3.23e-02 4.04e-02

(a) L=50 μm (b) L=100 μm
Volume fraction
0.00e+00 7.68e-03 1.54e-02 2.30e-02 3.07e-02 3.84e-02

(c) L=200 μm
Fig. 4 Cavitation effect on xz cross section at different spacing
图 4 不同间距下xz截面上的空化效应

Volume fraction Volume fraction
(a) 5.24e-02 (b) 1.63e-01
4.66e-02 1.45e-01
4.08e-02 1.27e-01
3.49e-02 1.09e-01
2.91e-02 9.05e-02
2.33e-02 7.24e-02
1.75e-02 5.43e-02
1.16e-02 3.62e-02
5.82e-03 1.81e-02
0.00e+00 0.00e+00

Fig. 5 Comparison of cavitation effects on the upper surface of different micro-texture fluid regions:
(a) square micro-texture; (b) rhombus micro-texture
图 5 不同织构流体域上壁面的空化效应对比：(a) 正方形织构；(b) 菱形织构

0.7 式来产生足够的动压力，从而无法在微织构表面产生

Square
0.6 Circle 足够的压力变化，导致动压效应和空化效应减弱，使
Rhombus 得摩擦系数相对增加.
0.5
Friction coefficient 0.4 度云图及流线图. 图8所示为不同织构在微织构深度
Hexagon
图7所示为方形织构xz截面上流体沿x轴运动的速
0.3
0.2
p
p
流体域几乎没有涡流的存在，且速度层稳定，从而除
0.1 h 变化时单位面积内的表面承载力. 当h =1 μm时，在
0.0 动压效应和空化效应较弱外，惯性效应的影响也微乎
0 2 4 6 8 10 12
Depth/μm 其微. 当h =3 μm时，在微织构的收敛楔底部出现了较
p
Fig. 6 Influence of micro-texture depth h p on 为明显的涡流，增加了惯性力，加强了惯性效应，从而
friction coefficient 提升表面承载力. 综合分析图6~图8可知此时不仅流
图 6 微织构深度h p 对摩擦系数的影响
体动压润滑效应和空化效应显著，收敛楔区域的惯性
不明显，这导致发散楔处的空化效应相对较弱，而在 效应也较为突出，流体表面承载力得到了很大的增
收敛楔处的动压效应也不太显著，因此油膜表面的增 强，润滑油膜的摩擦性能相较于h =1 μm时有显著提
p
压效果相对较弱，导致承载力较小，摩擦系数相对较 升. 当微织构深度继续增加达到h =5 μm时，虽然涡流
p
大. 然而，当微织构深度过大时，受深度限制，正向流 区域更突出，但流体域反向速度层也逐渐增大，反向
速难以传递到织构底端，流体无法形成适当的流动模 作用的损耗较大，外加动压效应和空化效应的不断减