缸套-活塞摩擦副作为内燃机中最重要的摩擦副之一,因缸套-活塞摩擦而造成的能量损失占整个内燃机摩擦能量损失的44%。缸套-活塞摩擦副之间存在的摩擦力严重影响内燃机的工作可靠性和使用寿命。表面微织构由于具有增强流体动压效应和储油储屑等特点,成为近年来减摩润滑最有效的方法之一,得到各国学者的广泛关注。本文针对缸套-活塞摩擦副为研究对象,基于流体动压润滑理论,设计一种新型楔形三角微织构,以期改善缸套-活塞的摩擦润滑效果。基于计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）方法,对具有楔形三角微织构的润滑油空化流场进行数值模拟。获得楔形微织构流场内部的压力、气体体积分数（Vapor Volume Fraction,VVF）、速度等流场物理量,分析润滑油空化流场内部的流场细节,计算空化润滑油膜对活塞动壁面的承载力和摩擦力,揭示楔形三角微织构的减摩润滑机理。此外,研究了楔形微织构的深度、三角形两腰夹角和面积占有率等微织构构型参数对楔形微织构流场空化及减摩润滑特性的影响,并获得楔形三角微织构的最优尺寸。最后通过楔形微织构的摩擦磨损实验对本文的数值模拟进行验证。采用润滑油、润滑油蒸气和不可凝结气体三相混合流Mixtue模型结合Singhal全空化模型,对楔形三角微织构的流场空化特性进行数值研究。数值研究表明,润滑油进入微织构入口时,润滑油压力在织构发散区迅速降低,最低压可降至相变压力阀值附近,此时在织构入口发散区存在明显的空化现象。润滑油流入微织构后,由于沿流向方向微织构内部空间变窄,使流体动压效应不断累积,流场压力在微织构出口附近达到峰值,大小约为1.1MPa。由于微织构的存在,空化效应和动压效应使活塞动壁面形成了明显的高、低压分布。活塞滑动速度和滑动方向对微织构的减摩润滑效果产生一定影响。随着活塞速度越大,空化范围扩大,微织构内部空化现象越明显。微织构的摩擦系数随活塞的滑动速度先升高后降低。活塞滑动方向的改变使润滑油进入和流出微织构的位置改变,进而使发散区和收敛区发生改变,最终导致流场空化特性发生显著变化,动壁面上高、低压区的分布也发生了明显变化。当活塞滑动方向β逐渐增大时,油膜承载力整体呈下降趋势;当β=0°时,楔形微织构表现出最优的减摩润滑效果。探究了楔形微织构的深度、三角形两腰夹角和面积占有率等微织构构型参数对微织构流场空化及减摩润滑特性的影响,并获得楔形微织构的最优参数。计算表明,微织构的深度越大,织构内部形成的涡旋范围越大。涡旋对出口处压力的增长起到抑制作用。摩擦系数随织构深度的增加先减小后增大,从减摩润滑效果考虑存在一最优织构深度。随夹角角度的增大,摩擦系数先减小后增大再略微降低。夹角角度越大,动壁面上高、低压区的面积均扩大,微织构内部的涡旋越明显。随着微织构面积占有率的升高,摩擦系数先降低后又略微升高。当微织构的面积占有率较大时,微织构之间协同作用更加明显,导致收敛区的高压减小,油膜承载力下降。综上,当微织构的深度为15μm、夹角为60°、面积占有率为15.4%时,楔形三角微织构表现出的减摩润滑效果最优。利用3D打印技术制备出不同面积占有率的楔形三角微织构,并对其进行形貌观察和摩擦磨损实验。形貌观察结果表明,3D打印技术能够较好实现楔形微织构的制备。摩擦磨损实验表明,当楔形三角微织构面积占有率为15.4%时,微织构的减摩润滑性能最优,微织构的摩擦磨损程度最小,仅在微织构三角尖端附近产生少量磨损。本文的摩擦磨损实验结果与数值模拟结果相吻合,这验证了楔形三角微织构润滑油空化流场数值研究的准确性和可靠性。