非牛顿介质动态特性的频域表征及在微通道流中的应用

固液界面的摩擦是产生功耗的主要原因。工程中大量使用的润滑剂以及在微通道流动中的液体往往呈现非牛顿特性。由于非牛顿介质具有较低的液体摩擦系数以及较好的油膜分离能力，因此采用非牛顿介质润滑是提高润滑效率、节约能源的有效途径，而非牛顿介质动态特性的研究将为选择润滑材料、改善表面摩擦提供理论依据，.研究将通过有限参数建立表征非牛顿介质动态特性的特征函数，主要是差分粘度、第一正应力差函数和流动函数，并基于系统－响应理论构建描述不同非牛顿介质本构关系的动力学方程，进而推导特征函数的解。以特征函数普遍表征非牛顿介质的动态特性，建立定载荷和动载荷条件下的非牛顿介质润滑方程，分析载荷参数和特征函数对润滑效果的影响。同样的，在微通道流动中采用特征函数表征液体在流场中的本构关系变化，但需要在应力方程中考虑表面效应，即表面形貌和表面力的影响，通过数值方法模拟微通道流动中液体非牛顿效应的产生。