유막온도경계조건이 평행 슬라이더 베어링의 윤활성능에 미치는 영향

In sliding bearings, viscous friction due to high shear acting on the bearing surface raises the oil temperature. One of the mechanisms responsible for generating the load-carrying capacity in parallel surfaces is known as the viscosity wedge effect. In this paper, we investigate the effect of film-temperature boundary conditions on the thermohydrodynamic (THD) lubrication of parallel slider bearings. For this purpose, the continuity equation, Navier-Stokes equation, and the energy equation with temperature-viscosity-density relations are numerically analyzed using the commercial computational fluid dynamics (CFD) code FLUENT. Two different film-temperature boundary conditions are adopted to investigate the pressure generation mechanism. The temperature and viscosity distributions in the film thickness and flow directions were obtained, and the factors related to the pressure generation in the equation of motion were examined in detail. It was confirmed that the temperature gradients in the film and flow directions contribute heavily to the thermal wedge effect, due to which parallel slider bearing can not only support a considerable load but also reduce the frictional force, and its effect is significantly changed with the film-temperature boundary conditions. The present results can be used as basic data for THD analysis of surface-textured sliding bearings; however, further studies on various film-temperature boundary conditions are required.

#computational fluid dynamics (CFD)(전산유체역학) #film-temperature boundary condition(유막온도경계조건) #parallel slider bearing(평행 슬라이더 베어링) #thermohydrodynamic lubrication(열유체 윤활) #thermal wedge(열쐐기)

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Lebeck, A. O., “Parallel sliding load support in the mixed friction regime. Part 1 - The experimental data”, ASME J. Tribol., Vol. 109, No. 1, pp. 189-195, 1987. Cameron, A., “The viscosity wedge”, ASLE Trans., Vol. 1, No. 2, pp. 248-253, 1958. Khonsari, M. M., “A review of thermal effects in hydrodynamic bearings. Part I: Slider and thrust bearings”, ASLE Trans., Vol. 30, No. 1, pp. 19-25, 1987. Cui, J., Kaneta, M., Yang, P., Yang, P., “The Relation between thermal wedge and thermal boundary conditions for the load-carrying capacity of a rectangular pad and a slider with parallel gaps”, ASME J. Tribol., Vol. 138, No. 2, 024502-1-024502-6. Etsion, I., “State of the art in laser surface texturing”, ASME J. Tribol., Vol. 127, No. 1, pp. 248-253, 2005.

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