Analysis of contact mixing with boundary and hydrodynamic fluid films considering boundary slippage

• Autorzy: Zhang Y.

Warianty tytułu

PL

Analiza kontaktu mieszanego z uwzględnieniem poślizgu brzegowego w strefie hydrodynamicznego filmu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

An analysis is presented for a micro-contact where boundary and hydrodynamic fluid films simultaneously occur considering boundary slippage appearance at the upper contact surface in the boundary film area. The contact is one-dimensional, composed of two parallel plane surfaces, which are respectively rough rigid with rectangular projection in profile and ideally smooth rigid. In the outlet zone of the contact a boundary film occurs, and in the inlet zone of the contact a conventional hydrodynamic fluid film emerges. In the boundary film area, the film slips at the upper contact surface due to the limited shear stress capacity of the film-contact interface, while the film does not slip at the lower contact surface due to the shear stress capacity of the film-contact interface, which is large enough. In the boundary film area, the viscosity and density of the film are varied across the film thickness due to the film-contact interactions, and their effective values are used in modelling which depends on the boundary film thickness. In the fluid film area, the film does not slip at either of the contact surfaces.

PL

Analiza zaprezentowana w pracy dotyczy zagadnienia mikro-kontaktu w strefie jednoczesnego występowania brzegowego i hydrodynamicznego filmu płynu z możliwością poślizgu w strefie brzegowej na górnej powierzchni kontaktu. Rozważany kontakt jest jednowymiarowy i odnosi się do dwóch równoległych płaskich powierzchni, z których jedna jest sztywna i szorstka w przekroju prostopadłym, a druga tak samo sztywna lecz idealnie gładka. W obszarze wyjścia ze strefy kontaktu pojawia się brzegowy film płynu, natomiast w strefie wejścia konwencjonalny film hydrodynamiczny. W strefie brzegowej film ulega poślizgowi na górnej powierzchni wskutek ograniczonej zdolności przenoszenia naprężeń stycznych pomiędzy płynem a ścianką, natomiast na powierzchni dolnej poślizg nie występuje. W strefie brzegowej filmu jego lepkość i gęstość zmienia się wzdłuż grubości wskutek interakcji płynu z powierzchnią. Efektywne wartości użyte w modelowaniu kontaktu zależą od grubości filmu brzegowego. W regularnej strefie film nie ulega poślizgowi na żadnej z omawianych powierzchni.

Słowa kluczowe

EN

boundary film; nanometer-scale thin film; fluid film; boundary slippage

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 48 nr 1
• Strony: 191--205
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zhang Y.

• Zhejiang Jinlei Electronic and Mechanical Co., Zhejiang Province, P.R. China,

Bibliografia

• 1. Begelinger A., Gee de A.W.J., 1974, Thin film lubrication of sliding point contacts of AISI 52100 steel, Wear, 28, 103-114
• 2. Begelinger A., Gee de A.W.J., 1976, On the mechanism of lubricant film failure in sliding concentrated steel contacts, ASME J. Lubr. Techn., 98, 575-579
• 3. Bonaccurso E., Butt H.J., Craig V.S.J., 2003, Surface roughness and hydrodynamic boundary slip of a Newtonian fluid in a completely wetting system, Phys. Rev. Lett., 90, 144501
• 4. Cheikh C., Koper G., 2003, Stick-slip transition at the nanometer scale, Phys. Rev. Lett., 91, 156102
• 5. Cieplak M., Koplik J., Banavar J.R., 2001, Boundary conditions at a fluid-solid interface, Phys. Rev. Lett., 86, 803-806
• 6. Craig V.S.J., Neto C., Williams D.R.M., 2001, Shear-dependent boundary slip in an aqueous Newtonian liquid, Phys. Rev. Lett., 87, 054504
• 7. Goglia P.R., Conry T.F., Cusano C., 1984, The effects of surface irregularities on the elastohydrodynamic lubrication of sliding line contacts: Part I – Single irregularities, ASME J. Trib., 106, 104-112
• 8. Holmes M., Evans H.P., Hughs T.G., Snidle R.W., 2003, Transient elastohydrodynamic point contact analysis using a new coupled differential deflection method. Part 2: results, Proc. Instn. Mech. Engrs. Part J: J. Eng. Trib., 217, 305-321
• 9. Jiang X., Hua D.Y., Cheng H.S., Ai X., Lee S.C., 1999, Mixed elastohydrodynamic lubrication model with asperity contact, ASME J. Trib., 121, 481-491
• 10. Lubrecht A.A., NapelW.E., Bosma R., 1988, The influence of longitudinal and transverse roughness on the elastohydrodynamic lubrication of circular contacts, ASME J. Trib., 110, 421-426
• 11. Pit R., Hervet H., Leger L., 2000, Direct experimental evidence of slip In hexadecane: solid interfaces, Phys. Rev. Lett., 85, 980-983
• 12. Sun M., Ebner C., 1992, Molecular dynamics study of flow at a fluid-wall interface, Phys. Rev. Lett., 69, 3491-3494
• 13. Tabor B.J., 1981, Failure of thin film lubrication-An expedient for the characterization of lubricants, ASME J. Lubric. Techn., 103, 497-501
• 14. Thompson P.A., Troian S.M., 1997, A general boundary condition for liquid flow at solid surfaces, Nature, 389, 360-362
• 15. Zhang Y.B., 2004a, Mixed rheologies in elastohydrodynamic lubrication, Industr. Lubric. Trib., 56, 88-106
• 16. Zhang Y.B., 2004b, Modeling of elastohydrodynamic lubrication with molecularly thin lubricating films, J. Balkan Tribol. Assoc., 10, 394-421
• 17. Zhang Y.B., 2006a, Contact-fluid interfacial shear strength and its critical importance in elastohydrodynamic lubrication, Industr. Lubric. Trib., 58, 4-14
• 18. Zhang Y.B., 2006b, Contact-fluid interfacial slippage in hydrodynamic lubricated contacts, J. Mol. Liq., 128, 99-104
• 19. Zhang Y.B., 2006c, Flow factor approach to molecularly thin hydrodynamic film lubrication, J. Mol. Liq., 128, 60-64
• 20. Zhang Y.B., 2006d, Flow factor of non-continuum fluids in one-dimensional contact, Industr. Lubric. Trib., 58, 151-169
• 21. Zhang Y.B., 2007a, Study of an engineering mixed contact: Part I – Theoretical analysis, J. Applied Sci., 7, 1249-1259
• 22. Zhang Y.B., 2007b, Study of an engineering mixed contact: Part II – Results for isosceles triangle surface ridges, J. Applied Sci., 7, 1351-1361
• 23. Zhang Y.B., 2007c, Study of an engineering mixed contact: Part III – Results for isosceles truncated triangle surface ridges, J. Applied Sci., 7, 1467-1474
• 24. Zhang Y.B., 2009a, Boundary film shear elastic modulus effect in hydrodynamic contact. Part I: theoretical analysis and typical solution, Theor. Comp. Fluid Dyn., 23, 239-254
• 25. Zhang Y.B., 2009a, Boundary film shear elastic modulus effect in hydrodynamic contact. Part II: influence of operational parameters, Theor. Comp. Fluid Dyn., 23, 255-269
• 26. Zhang Y.B., Lu G.S., 2003, Model of elastohydrodynamic lubrication with molecularly thin lubricating films: Part II – Results for an exemplary lubrication, Int. J. Fluid Mech. Res., 30, 558-571
• 27. Zhang Y.B., Lu G.S., 2005, Flow factor for molecularly thin fluid films In one-dimensional flow due to fluid discontinuity, J. Mol. Liq., 116, 43-50
• 28. Zhang Y.B., Tang K., Lu G.S., 2003, Model of elastohydrodynamic lubrication with molecularly thin lubricating films: Part I – Development of analysis, Int. J. Fluid Mech. Res., 30, 542-557
• 29. Zhu Y.X., Granick S., 2001, Rate-dependent slip of Newtonian liquid at smooth surfaces, Phys. Rev. Lett., 87, 096105