活塞环—缸套摩擦副是大功率船用低速柴油机的核心部套件之一，其润滑性能直接影响着低速柴油机的安全性、可靠性和经济性。本文以低速柴油机活塞环—缸套摩擦副为研究对象，在动力学与摩擦学耦合模型的基础上，开展给定滑油供给条件下的润滑建模研究，综合考虑润滑介质承载特性、低速柴油机热效应以及供油策略的影响，完成动态流量边界条件下的活塞环组润滑建模和供油策略的优化研究。
　　在滑油供给充足的情况下，以活塞环的受力平衡方程为基础，结合活塞环运动学模型、流体润滑模型、窜气模型、微凸体接触模型以及摩擦力计算模型，建立了活塞环动力学与摩擦学耦合模型。在往复摩擦试验机上开展摩擦力的测试，以及在柴油机试验台上利用超声波测试技术进行油膜厚度的测量，利用试验结果验证所建立耦合模型的准确性。将该模型应用于低速柴油机活塞环—缸套摩擦副中，分别对气体压力分布、最小油膜厚度、表面承载力、摩擦力及摩擦损失等计算结果进行分析。
　　针对低速柴油机喷注式润滑问题，在润滑油供给不充足的情况下，以活塞环动力学与摩擦学耦合模型为基础，建立了给定滑油供给条件的活塞环润滑模型。基于润滑油质量守恒定律推导出润滑区域油膜厚度的离散化显性表达式，与平均雷诺方程联立确定润滑求解区域的范围。分类讨论了求解区域变化时，平均雷诺方程中挤压润滑项的处理方式。选用最小油膜厚度或平均最小油膜厚度、瞬时摩擦损失功率评价不同滑油供给条件下表面粗糙度、活塞环型线对其润滑性能的影响。根据润滑油供给情况提出了分区域减小缸套表面粗糙度来降低摩擦损失功率的方法。
　　在给定滑油供给条件下，利用固体颗粒承载理论，修正了活塞环受力平衡方程和摩擦力计算方程，建立了考虑固体颗粒承载特性的活塞环润滑模型。通过开展润滑油中含SiO2微粉的小样模拟试验，利用摩擦力试验数据验证了所建立模型的有效性。利用该模型开展固体颗粒属性对活塞环润滑性能影响的研究，并得知，当固体颗粒当量直径大于最小油膜厚度时，随着固体颗粒当量直径上升、质量浓度提高、屈服强度增大、密度减小，导致最小油膜厚度、固体颗粒承载力以及总摩擦力逐渐增大。
　　通过建立水冷缸套的传热分析模型得出缸套的温度场和热变形量，确定了活塞环润滑模型的热边界；利用实测的润滑油粘度数据与四种粘度-温度经验公式的预测值进行比较，最终选取ASTM公式用于低速柴油机缸内润滑油粘温特性的表征。在已建立润滑模型的基础上，分别探究润滑模型的热边界、润滑油的粘温效应对活塞环润滑性能的影响。结果表明，低速柴油机热效应导致了最小油膜厚度降低，润滑油膜承载力下降，微凸体承载力和固体颗粒承载力增大；润滑油粘温特性对活塞环润滑性能的影响大于缸套热变形对活塞环润滑性能的影响。
　　通过给定低速柴油机供油策略与活塞环组润滑区域进口位置的油膜厚度关系，建立了动态流量边界条件下的活塞环组润滑模型，开发适用于低速柴油机活塞环组—缸套摩擦副的润滑性能仿真软件。利用该软件开展供油策略的优化研究，结果表明，初始供油量对活塞环组的润滑性能影响最为显著；循环供油策略中各因素对活塞环组润滑性能影响的主次顺序为供油位置、供油宽度、滑油供给率、供油比例。基于上述结论，完成了某型低速柴油机的供油策略优化研究。