内燃机的曲轴组件是一个复杂的摩擦学系统，其中主轴承的油膜润滑特性和活塞-连杆-曲轴的摩擦学动力学特性对内燃机动力性能有很大的影响。在砂尘环境中，主轴承润滑介质中的固体杂质颗粒必须计入考虑，需要建立轴承油膜润滑的液-固-气三相流模型来更准确地描述砂尘环境中的轴承油膜润滑特性。并且目前针对内燃机摩擦学的很多研究大多将轴承的油膜润滑系统和活塞-连杆-曲轴多体动力学系统单独进行分析。本文研究在内燃机活塞-连杆-曲轴系统的多体系统动力学分析模型中考虑了内燃机主轴承的液-固-气三相流流体动力润滑的作用，建立了内燃机系统动力学和油膜流体动力润滑的耦合摩擦学分析模型。本文结合了流体动压润滑理论、微流动学、多相流理论、计算流体力学等，通过数值计算，着重在以下几个方面开展研究：
　　1.本文从滑动轴承流体动压润滑机理出发，从微流动学的理论给出轴承润滑流动的连续性方程和动量方程，以欧拉方法描述流体相为主要相，以拉格朗日方法描述固体相为离散相，建立流固二相流模型，同时给出流固二相流的连续性方程和动量方程。在此基础上，考虑轴承润滑的实际边界条件，通过质量守恒边界条件求解气相运输方程来控制液-气转换，建立了液-固-气三相流模型。
　　2.基于FLUENT建立三相流模型，对主轴承油膜润滑的瞬态流场进行了计算，研究了不同的固体相参数，即不同的杂质颗粒浓度与直径，在不同工况和结构参数下对轴承润滑特性的油膜压力分布、油膜反力和流量参数的影响。研究发现浓度和直径会提高油膜最大压力，在油膜收敛区，转速的提高会使得固体颗粒对油膜压力的影响变大。在油膜发散区，则相反。设有油槽的轴承模型，固体颗粒大量聚集于油槽和油膜楔形入口区域。
　　2.内燃机活塞-连杆-曲轴系统动力学模型为复杂系统,本文利用ADAMS建立了基于16V280ZJA型柴油机的简化系统动力学模型，提出了系统动力学与油膜动力润滑的耦合模型技术路线。通过对润滑特性参数的计算，进一步研究了不同颗粒参数对曲轴-连杆-活塞系统的摩擦动力学特性影响。研究发现，耦合模型使得活塞的摩擦力和缸套受到的推力最大值降低，使其受力趋于均匀。颗粒直径和浓度的增加会影响轴承润滑性能，会使得活塞的最大摩擦力和曲轴的最大摩擦力增加。适量的固体颗粒浓度和合适的直径对油膜承载能力有所增加，能够改善活塞的侧推力受力情况，但是应该避免过多的杂质颗粒进入润滑系统，从而影响摩擦学和系统动力学性能。