有限宽度通道中的粘弹性薄膜润滑
流体动力学
2024-10-23 v1
摘要
粘弹性润滑性源于聚合物松弛时间（λ）的有限性，可提供有益效果。在实际应用中，如轴承、齿轮、生物关节等，高度-长度比（H0/ℓx）较小，且因墙面速度（U0）产生的剪切较大，二维计算分析沿通道长度和高度方向揭示了由于聚合物弹性性质，薄膜的承载能力有限增加。在宽度-长度比为a的通道中，跨向效应可能显著，但导致的数学模型计算密集。本文提出更简化的简化模型，分别采用（i）亥利奥劳纳数（λU0/H0）的一阶扰动，和（ii）扩展自Ahmed & Biancofiore (2021)的粘弹性鲁因斯汀方法。我们预测了对于固定薄膜高度，净垂直力随粘弹性和通道宽高比的变化。该模型预测随着亥利奥劳纳数和通道宽高比增加，净力增加，而牛顿流体情况下为零。有趣的是，对于固定De值，该力在两个极限情况（i）a << 1；无限宽度，和（ii）a >> 1；无限短通道之间变化显著，暗示了聚合物响应方式的改变。此外，我们观察到对于跨向变化的通道，存在一个峰值位于两个极限之间，而对于跨向均匀通道，最大载荷值出现在a << 1时。当a为O(1)时，粘弹性响应变化显著，跨向效应不能被忽略。
引用
@article{arxiv.2410.16880,
title = {Viscoelastic thin film lubrication in finite width channels},
author = {Humayun Ahmed and Luca Biancofiore},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.16880},
year = {2024}
}