潤濕接觸線的移動機制及輪胎--路面抗?jié)窕匦匝芯?pdf

1、潤濕是固體表面上一種流體取代另一種與之不相混溶的流體的動態(tài)過程，常見的潤濕現(xiàn)象是固體表面上的氣體被液體取代的過程，因此潤濕性是固體表面的重要特征之一，直接影響著接觸界面上流體的鋪展與相變特性。表面潤濕性存在領域廣泛，如濕滑路面車輛行駛、擋風玻璃雨刮器設計、橡膠密封性能等。由于傳統(tǒng)的潤濕性理論大多集中在接觸角模型等領域，這些模型在描述流體的動態(tài)鋪展特性方面具有一定的局限性，因此很難利用這些參數(shù)去研究表面潤濕性對界面摩擦特性的影響，進而解釋

2、濕滑路面上汽車的打滑機理。鑒于潤濕接觸線的移動機制對描述流體在固體表面上的鋪展行為有天然的理論優(yōu)勢，尤其在微觀尺度條件下，固體表面粗糙度在接觸線移動過程中的力學作用機理，對設計固體表面微觀形貌來控制界面流體的鋪展與潤濕特性，進而改善接觸界面的摩擦學特性有著重要的理論參考價值。因此本文從潤濕接觸線的物理和力學機理入手，對表面潤濕性以及接觸線的移動機制進行研究，同時以此為基礎，探索輪胎-路面間抗?jié)窕阅軝C理，不僅具有重要的理論意義，而且對提

3、高濕滑路面汽車行駛安全性的輪胎與路面設計具有重要的實際工程價值。
　　首先基于潤滑近似理論和二維Navier-Stokes方程，推導液滴平壁鋪展過程中考慮彎曲液面曲率的膜厚演化方程，研究液滴鋪展過程中的能量、速度以及接觸線的變化情況。數(shù)值結果表明:液滴平壁鋪展過程可分為擴展和收縮兩個階段，鋪展過程伴隨著液滴表面能、動能以及各種能量的相互轉化;液滴鋪展過程中的“坍塌效應”與彎曲液面處的Laplace壓力差有關，接觸線的最終鋪展半徑由

4、固體基面固有的潤濕特性所決定。
　　其次，利用數(shù)值仿真和潤濕性實驗相結合的方法，從濕滑表面移動接觸線的物理和力學機理，定量描述以及在接觸界面中的作用等角度入手，對微織構表面上流體的潤濕和鋪展行為進行了量化研究。研究結果表明:液滴內部的Laplace壓力是促進液滴鋪展的主要驅動力，液滴在微織構和光滑表面上分別滿足R～t1/4和R～t1/7的鋪展標定律;Laplace壓力和液滴自身重力與固-液界面的黏性阻力之間的平衡關系，是接觸角滯后

5、效應的主要力學機制;接觸角滯后與固體表面形貌密切相關，具有相同表面粗糙度的固體表面，由于表面形貌不同接觸角滯后可能存在明顯的差異。
　　最后，利用自主研制的線性往復摩擦磨損試驗機和粘彈性體摩擦試驗機分別對橡膠滑動接觸界面以及真實輪胎-路面的摩擦學特性進行了實驗性研究。研究結果表明:對于濕滑狀態(tài)下的橡膠滑動界面來說，固-液接觸角越大，穩(wěn)態(tài)滑動摩擦系數(shù)越大;路面積水對輪胎的制動摩擦系數(shù)以及制動效果有著非常明顯的影響，當路面水膜厚度處于