理想状态下柱塞副油膜温度场分布

理想状态下油膜形态均匀，柱塞轴线与缸体轴线重合。为方便表达，将油膜按图5.2方式展开。其中L为柱塞副长度方向；h为柱塞副油膜厚度方向，靠近柱塞为h=0；α为周向，取竖直向下时为α=0°。

图5.3所示为理想状态下柱塞副油膜温度场，为便于表达，将油膜厚度方向的温度取平均值。整个温度场起始于入口，油液温度20℃；终止于出口，油液温度54.4℃。由于每个α角时的柱塞副油膜形态都一致，因此该温度场在α方向呈均匀曲面分布。在L方向，油液温度随柱塞副长度增加而升高，但其增量并非线性，这是部分热量传递到缸体和柱塞中去的结果。

图5.2　柱塞副油膜展开方式

由于每个α角油膜形态都一致，选取其中一个即可反映油膜厚度方向的温度场，如图5.4所示。

图示在厚度方向和柱塞副长度方向温度分布都不均匀，温度场中出现明显峰值，靠近柱塞侧，计算值为67.75℃。将油液出口处（L=70 mm）的温度分布单独表达可得图5.5。

图5.3　理想状态下柱塞副油膜温度场

图5.4　理想状态下厚度方向油膜温度场

图5.5中，柱塞副油膜厚度方向的温度分布呈现出中间高两边低的形态，且峰值出现在大约h=12μm处。虽然h=15μm处贴近柱塞体的油液运动速度更快，由黏性摩擦产生的热量更多，但此处油液与柱塞之间存在热对流，部分热量传入柱塞，故靠近柱塞处h=15μm的温度低于h=12μm处，柱塞副油液中温度峰值出现在油膜内部靠近柱塞处。

图5.5　理想状态下L=70 mm处的油液温度分布

图5.6　理想状态下h=12μm油液温度分布

将h=12μm处的温度场沿柱塞副长度方向截面，如图5.6所示。此时油液温度随柱塞副长度增加而升高，但柱塞副前段温度增长率高于后半段。油液温度上升后黏性下降，由此产生的黏性摩擦热量减少，油液的温度增长速度随之减缓。另外，由于计算中将缸体和柱塞温度设定为恒定值（初始温度值），随着油液温度的上升，液体与固体壁面间的温度差增加，有利于油液散热。