油—气微量润滑过程中,高速气流将润滑油以精细油滴形式喷射到润滑接触面。输送气流作用下,油滴与壁面发生碰撞,在壁面上进行铺展、收缩及反弹等运动后形成润滑油膜。有效的润滑油膜是确保摩擦副润滑效果的关键,可以避免承载区乏油润滑现象产生。相关研究表明,油—气润滑系统工作时精细油滴内部会存在微气泡,微气泡与油滴形成含气泡油滴。含气泡油滴在输送气流作用下与壁面发生碰撞,而撞壁后含气泡油滴的运动及形态演化对油膜层的有效形成有着不可忽视的影响。本文建立三维数值模型并采用VOF方法对气流作用下含气泡油滴撞壁行为进行数值模拟研究,分析含气泡油滴撞击固体壁面后微观流动机制,考察气流入射角及碰撞—气流速度比对含气泡油滴撞击固体壁面后铺展特性及运动演化过程的影响,探究气流速度对含气泡油滴撞击油膜壁面后铺展特性及冠状水花现象的影响规律。论文的主要工作内容及结论如下:(1)采用流体体积法(VOF)对含气泡液滴撞击水平壁面的运动演化过程进行三维数值模拟,将数值模拟结果与前人的试验结果进行了对比,验证了该方法的可行性。(2)在油—气微量润滑系统工作背景下,数值模拟了气流作用下含气泡油滴撞击固体壁面行为,分析了油滴撞壁后各微观流动现象形成机制,探讨了气流入射角及碰撞—气流速度比对油滴铺展特性的影响,观察了气流作用下油滴撞壁后的运动及形态演化过程。研究表明:异向气流作用下含气泡油滴撞壁后在x方向的铺展呈非对称性。随着气流入射角的减小,非对称铺展现象越明显。而当碰撞—气流速度比增大时,非对称铺展现象开始减弱。当碰撞速度较大时,气流作用下含气泡油滴撞壁后,其内部产生速度涡旋。该涡旋改变气泡底部油液的运动方向,促使油液向气泡底部汇聚,从而使含气泡油滴产生中心射流现象。当含气泡油滴在异向气流作用下与固体壁面发生碰撞后,油滴于撞击点两侧发生铺展运动。当迎风侧壁面油膜开始收缩时,背风侧壁面油膜持续铺展,此时迎风侧三相接触点油膜在气流拖曳力、表面张力及黏性剪切力作用下克服与壁面间的黏性吸附力,该侧壁面油膜先离开壁面,然后油滴进行脱附运动。在该运动过程中,含气泡油滴撞壁后产生横向拉伸形变,并附着于壁面产生油液尾迹。未铺展油滴呈类似被水平截断的球体并与油液尾迹交汇,气泡于交汇处发生破裂。而当气流速度减小时,撞壁后含气泡油滴的运动过程受气流作用减弱。未铺展油滴呈类似山脊脊背形状,气泡于脊背处发生破裂。迎风侧及背风侧壁面油膜皆开始收缩时,油滴由脱附运动进入回缩运动,并最终达到动态稳定。(3)异向气流作用下含气泡油滴撞击油膜壁面进行数值模拟研究,观察了含气泡油滴撞击油膜壁面的形态演化过程,探究了气流速度对油滴铺展特性和冠状水花高度的影响。研究表明:与无气流工况相比,含气泡油滴撞击油膜壁面后呈非对称铺展,迎风侧铺展受气流阻碍作用,背风侧铺展受气流促进作用。与油滴铺展相反,迎风侧冠状水花的发展受气流促进作用,背风侧冠状水花的发展受气流阻碍作用。通过研究气体因素对油膜形成及流动的影响规律,查清微油滴撞击壁面过程中的形态演化、铺展特性与铺展流动力学机理,对于形成完备性的油—气润滑设计理论和参数调控设计方法具有重要意义。