磁性颗粒含量对磁性液体润滑性能的影响

作者:侯晋升; 王建梅; 何帅; 常嘉娟
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采用分子动力学模拟方法研究了磁性流体中磁粉含量对固液界面润滑性能的影响。建立了体积分数分别为5%、9.6%和14.7%的Fe3O4磁流体模型,建立了磁流体固液界面润滑模型,对润滑模型的结构进行了优化和退火,并对优化后的模型进行了模拟。模拟结果表明,随着磁性颗粒含量的增加,摩擦系数降低,从而改善了磁性流体的润滑性能。磁性颗粒体积分数为14.7%的磁性流体的摩擦系数比体积分数为5%的磁性流体低约67%。利用均方位移、动能、范德华势能和温度变化等数据,从微观角度探讨了磁粉含量的变化对磁流体润滑性能的影响,揭示了磁粉含量对磁流体固液界面润滑的作用机理。研究表明,磁性颗粒含量的增加将增强分子在磁性流体中的扩散能力,使磁性流体中的一些分子粘附在固体层表面,形成减摩耐磨性强的渗透层或扩散层,从而提高磁性流体的润滑性能。此外,磁性颗粒含量的增加会减少磁性流体中分子间的扩散,改变磁性流体的粘度,提高导热性和传热性能,从而改善磁性流体固液界面的润滑性能。