Effects of Non-Newtonian Lubricants on Surface Roughness in Point Contacts

Abstract

Tato dizertační práce je zaměřena na studium deformace nerovnosti uvnitř elastohydrodynamicky mazaného (EHD) kruhového kontaktu. Práce se zabývá studiem přechodu příčné nerovnosti přes kontaktní oblast, která je modelována pomocí numerických metod. Model dále uvažuje nenewtonské chování maziva. Použitý matematický model se skládá z parciální diferenciální rovnice druhého řádu pro řešení tlaku a integro-diferenciální rovnice pro řešení elastických deformací. Pro řešení tohoto modelu je použitá takzvaná multigrid (vícesíťová) metoda. Práce obsahuje popis matematického modelu EHD kontaktu a aplikované numeriké metody. Výsledky simulací jsou porovnány s experimentálně stanovenýma hodnotama tloušťky mazacího filmu. Deformace nerovnosti uvnitř kontaktní oblasti je studována pro různé provozní podmínky (střední rychlost, poměr proklzu) a různá vlastnosti maziva.This PhD thesis focuses on the study of roughness deformation inside an elastohydrodynamically lubricated point contact. The passage of the roughness feature through the contact zone is modeled using numerical techniques. A single transverse ridge is assumed in the transient EHL model which presents a complex problem with a second order partial differential equation an integro-differential equation. Non-Newtonian fluid behavior is assumed in the model which further increases its complexity. In order to solve the system of equations the multigrid techniques are applied. The thesis contains the mathematical model describing the problem and a detailed description of the multigrid method. The results obtained by the simulations are compared to experimentally evaluated film thickness values. The roughness deformation is observed for a wide range of operating conditions as well as for different lubricant parameters. The effect of these lubricant parameters on the deformation is studied as well.