工业中的摩擦磨损一般是有害无益且增加能耗的过程,它影响着机械设备的振动、噪声、可靠性、精度和寿命等诸多方面,而表面织构技术已经被广泛应用于各种摩擦副中,用来降低摩擦、减小磨损和提高承载能力。但在摩擦副间隙中不仅仅是润滑剂与摩擦副壁面,还可能存在人为增添的固体颗粒、侵入的粉尘或摩擦副磨损脱落的微粒。针对当前微织构摩擦副耦合场中颗粒运动磨损理论的不完善,重点研究了液固二相流条件下,磨粒的运动行为对织构摩擦副磨损特性的作用机理,研究成果对织构摩擦副中的颗粒行为预测、摩擦副磨损模型和抗污染机理的研究具有重要的参考意义,论文的主要研究工作如下:(1)建立了织构化摩擦副的流固耦合模型,推导了颗粒粒径超过摩擦副间隙时微织构摩擦副磨损量的解析表达式。研究了连续相控制方程和离散相控制方程的理论模型,分析了两相流的运动行为及其相互作用,进而建立了流固耦合的数值模型。分析了颗粒粒径超过摩擦副间隙厚度时的受力模型,在考虑颗粒表面的弹性变形行为和忽略流体相作用的基础上,基于颗粒弹塑性接触理论,推导了微织构摩擦副的磨损量计算公式,并分析了颗粒数量、摩擦副长度、微织构面积率、颗粒弹性模量和摩擦副弹性模量对磨损量影响。结果表明,磨损量随着颗粒数量和摩擦副长度的增大呈线性增大趋势,随着微织构面积率的增加呈线性递减趋势,随颗粒弹性模量的增加呈曲线递减趋势,而随摩擦副弹性模量的增加几乎不变。(2)考虑织构与磨粒形貌参数组合的多样性对最优参数求解的制约性,为了在一定时间段之内得到颗粒与摩擦副流固耦合下磨损分析,提出基于相似理论的缩放模型解决实验研究和计算机仿真耗时耗财的局限性。建立了以线性长度表征几何相似、以长度比尺和时间比尺表征运动相似、以牛顿数表征动力相似的连续相相似模型,基于颗粒应力应变与相互作用力理论,建立了以尺度因子表征几何相似、力学相似、动力相似的离散相相似模型,并采用国际单位制为基本量,将变量的缩放比的幂次相加进行变量推导,建立了量纲分析表,求出对应的比例因数,为研究微织构摩擦副磨损提供对应关系。(3)提出了 EDEM与Fluent软件耦合对微织构摩擦副颗粒抗污机理与磨损机理的数值模拟方法,建立了含运动颗粒的微织构摩擦副的磨损分布模型。通过堆积角实验测量与虚拟标定测试,对比确定了仿真与实验最接近的物性参数,通过SolidWorks软件建立了织构摩擦副的三维模型,在ICEM中进行网格处理后,导入到Fluent与EDEM软件中进行耦合仿真。分析了摩擦副内流场的速度与压力分布规律:压力从入口处到出口处的方向呈梯度降低趋势;织构前后两侧上方的摩擦副间隙的流体速度最大。设置Grid Bin Group将织构摩擦副平均分为五等份,讨论了织构摩擦副的磨损分布情况:入口处磨损的显著程度远大于出口处,织构两侧磨损的显著程度远大于中间部分,并分析了织构深度、织构半径、流动速度、流动角度、颗粒数量和颗粒半径对磨损分布的影响。结果表明:磨损分布从T1到T5,随织构深度、半径以及流动角度增大而减小,随流速、颗粒数量和颗粒半径的增大而增大。通过Grid Bin Group虚拟几何体T5进行颗粒数监测,探究了不同颗粒直径在摩擦副中输送特性,结果表明织构深度与摩擦副间隙比值接近1的相对输送效率较高,颗粒的输送效率随着织构半径、流速角度、颗粒数量的增大而减小,随着流速的增大、磨粒尺寸的增大而增大。(4)通过建立交互试验模型,探究了流体相、颗粒参数和织构参数对摩擦副磨损的交互影响规律。在液固二相流的仿真模型下,讨论了入口速度、入口角度、颗粒数目、颗粒半径、织构半径和织构深度对摩擦副磨损的单因子影响关系,选取了织构深度(A因子)、织构半径(B因子)、入口速度(C因子)、入口角度(D因子)和颗粒半径(E因子)五个参数,进行了混合相织构摩擦副平均磨损量的交互试验分析。寻找了影响织构摩擦磨损的主效应因子,分析了各参数对磨损量影响的因子水平。影响织构摩擦副磨损量均值响应显著性的因子排序为:E因子>C因子>D因子>B因子>A因子,微织构的深度、流体入射的角度、颗粒的尺寸对织构摩擦副的磨损量均值的影响效果显著。随着织构深度和流体入射的角度的增大,磨损量均值逐渐减小;随着颗粒的尺寸的增大,磨损量均值增大;织构半径和流速对磨损量均值的影响效果不明显,分析还表明,在A因子和B因子低水平,C因子低水平,D因子低水平处,E因子高水平的时候,磨损量出现最大值的可能性较大。