使用润滑油是减小和控制摩擦的有效手段,润滑油的粘度是决定其润滑性能的重要因素。然而,在实际工况条件下,润滑油的粘度会随周围温度及剪切速率的变化而发生变化,因此认识润滑油粘度的变化规律及其变化机理具有重要的意义。本文以十六烷流体为研究对象,采用分子动力学模拟的方法,研究了流体在剪切流场作用下的剪切变稀行为以及流体粘度随温度变化的粘温特性,并揭示了其微观变化机理。由于本文首次采用了全原子势能模型,因此首先对势能模型的合理性进行了验证。结果表明,COMPASS势能模型能够较好地模拟十六烷流体的流变行为,且得到的零剪切速率粘度较以往采用的联合原子(United Atoms,UA)势能模型得到的结果更加精确。因此,本文继续采用COMPASS势能模型来研究润滑油的体系性质。剪切变稀行为的研究结果表明,在低剪切速率时,十六烷流体的粘度不随剪切速率的变化而变化,呈现牛顿流体状态;当剪切速率超过临界剪切速率时,流体的粘度随剪切速率的增大而减小,呈现出剪切变稀现象。流体出现剪切变稀是因为分子沿着流场方向发生了定向排布,导致流体的流动阻力减小,因而粘度下降。此外,分子存在缠结结构,在高剪切速率下,分子发生解缠结,流体内部的网状结构被破坏,导致流体粘度下降。粘温特性的研究结果表明,十六烷流体的粘度随温度的变化规律遵循阿累尼乌斯方程,粘度随温度的升高而降低。十六烷流体的粘温特性与分子的运动能力、流体的空隙结构以及分子的柔韧性有关。温度升高时,分子的动能增加,分子能够更容易地克服能垒障碍而实现流动;此外,温度升高使流体的自由体积分数增加,表明流体的空隙结构越来越发达,导致分子的迁移流动更加容易;最后,温度升高使分子的柔韧性增强,分子可以更容易地根据流体空隙结构的大小和形状来调整自身的构象,以适应其变化,从而实现流动。