基于分子动力学模拟的弹流润滑行为研究

史俊勤

（西北工业大学 先进润滑与密封材料研究中心，西安710049）

［摘要］新型无级变速（IVT）系统已广泛应用于汽车、工业设备、高端制造等领域，IVT系统的变速牵引功能主要依赖于牵引油膜性质。采用基于原子尺度的分子动力学模拟方法，研究了高压、高温、高剪切速度下芳香族二苯戊烷牵引油的油膜厚度对其流体动压润滑行为的影响。研究表明，极端条件下仅有1.4 nm的油膜出现了明显的非连续性分层现象，速度分布展现了“plug-slip”剪切；随着油膜厚度增加体相油膜结构由非连续性逐渐向连续性分布转变，但摩擦表面附近呈现类固体层，其中厚度约为2.4 nm的油膜系统的结构与速度分布均展现了过渡态特征。厚度较大的油膜系统中体相油膜速度呈连续性分布，然而当油膜厚度达到8 nm以上时其速度分布呈现“stick-slip”特征。厚度约为4 nm的油膜系统具有最小的牵引系数，油膜厚度继续增加时牵引系数基本保持不变。研究体系中油膜厚度最小的体系展现了最高的牵引系数，表明较厚的油膜在剪切作用下会引起牵引力损耗，不利于变速系统高效工作。该研究有助于深刻理解无级变速系统中牵引油膜的传质、摩擦润滑行为，为新型牵引油设计提供理论基础。