Méthode de conception d’optimisation paramétrique pour les plaques de friction d’embrayages hydrovisqueux

Cette étude s’est concentrée sur le rythme de friction de conception pour le scratch hydrovasculaire. Visez à obtenir une transmission élevée tout en réduisant les températures du film d’huile. Notre étude a développé une méthode d’optimisation, combinant les dosages frontaux et la méthodologie de surface de réponse pour la conception de la structure des plaques de friction.

La méthode est applicable à des plaques de friction de différents réglages, offrant polyvalence et efficacité. Pour commencer, ouvrez le poste de travail de l’établi et faites glisser la géométrie de la boîte à outils, des systèmes de composants et de la géométrie dans la zone schématique du projet. Faites un clic droit sur la géométrie, sélectionnez Importer le modèle de géométrie pour importer le modèle terminé, puis cliquez pour modifier le modèle de géométrie dans la revendication d’espace.

Dans la barre d’outils de revendication d’espace, cliquez sur réparer, puis sélectionnez des arêtes supplémentaires et des arêtes divisées pour terminer la réparation, en fusionnant les lignes de séparation concernées. Cliquez ensuite sur design et sélection, dans sélection. Sélectionnez la surface intérieure du modèle et cliquez sur créer NS dans le groupe, en lui donnant le nom d’entrée.

En utilisant le même processus, cliquez sur la surface extérieure et nommez-la sortie. Cliquez ensuite sur la surface lisse de la paroi inférieure et nommez-la B comme surface de la paroi, où le film d’huile entre en contact avec le tampon de friction passif. Sélectionnez toutes les surfaces sans nom et nommez-les Z comme surface de paroi rotative où le film d’huile entre en contact avec le tampon de friction actif.

Maintenant, quittez la demande d’espace et enregistrez le fichier pour terminer le prétraitement du modèle. Dans le poste de travail Workbench, faites glisser fluent à partir des systèmes de composants de la boîte à outils et fluent dans la zone schématique du projet où la géométrie a été ajoutée. Cliquez sur géométrie et faites glisser la souris sur le maillage dans le projet fluent pour lier son module de maillage aux données amont de la géométrie.

Double-cliquez pour ouvrir le maillage et sélectionnez la géométrie étanche pour le partitionnement du maillage, puis suivez le flux de travail étape par étape pour importer le modèle de géométrie et ajouter un dimensionnement local. Cliquez sur Générer un maillage de surface. Définissez la taille minimale sur 0,3 millimètre, la taille maximale sur huit millimètres et l’angle de courbure standard sur 10.

Après avoir défini ces paramètres, cliquez sur Générer le maillage de surface. Vérifiez la qualité du maillage de surface en cliquant avec le bouton droit de la souris sur le maillage de surface généré et en sélectionnant Insérer une qualité de maillage de surface améliorée. Définissez la qualité minimale du maillage sur 0,7 et cliquez sur OK pour terminer l’amélioration.

Cliquez sur décrire le modèle de géométrie. Sélection du modèle géométrique comme étant constitué uniquement d’une région fluide sans espace, en conservant les autres options à leurs valeurs par défaut de manière séquentielle. Cliquez sur décrire la structure géométrique et mettez à jour les paramètres de type de région, en conservant les paramètres par défaut et en terminant le processus.

Cliquez sur Ajouter une couche limite, en sélectionnant trois pour le nombre de couches tout en conservant les autres paramètres par défaut. Cliquez sur Générer un maillage volumique et insérez une qualité de maillage volumique améliorée pour vous assurer que sa qualité dépasse 0,12. Après avoir généré le maillage, cliquez sur Passer à la solution et attendez que le partitionnement du maillage et l’importation dans le module d’analyse soient terminés.

Passez du partitionnement de maillage au mode solveur. Une fois le chargement du maillage terminé, cliquez sur vérifier dans le menu général pour valider l’efficacité du modèle d’éléments finis, et vérifiez si le maillage a un volume négatif. Ouvrez l’équation d’énergie dans les paramètres du modèle.

Entrez dans l’interface des paramètres du modèle visqueux. Sélectionnez le modèle laminaire et activez l’option de chauffage visqueux. Modifiez les paramètres du matériau en fonction des propriétés des deux matériaux fournis, en ajustant le matériau liquide nommé air et le matériau solide nommé aluminium.

Cliquez sur Conditions aux limites. Sélectionnez la surface de paroi de patin de friction active, nommée Z.Cliquez sur les paramètres d’élan et définissez-la comme une surface de paroi rotative à 100 radians par seconde autour de l’axe Y avec une condition pure d’absence de glissement. Cliquez sur Conditions aux limites.

Sélectionnez la surface de paroi passive du patin de friction, nommée B.Cliquez sur les paramètres d’élan et définissez-la comme une surface murale fixe avec une condition de non-glissement. Définissez les conditions limites liées au transfert d’énergie via le couplage du système. Ensuite, définissez les conditions limites de sortie en sélectionnant sortie, en la réglant sur la sortie de pression avec une pression manométrique de zéro.

Définissez les conditions aux limites d’entrée en sélectionnant entrée, en la réglant sur la vitesse d’entrée avec une vitesse d’écoulement d’un mètre par seconde et une température d’entrée de 30 degrés Celsius. Cliquez sur les paramètres de la solution. Sélectionnez l’algorithme simplec pour la méthode de solution.

Choisissez le format de premier ordre au près pour l’élan et l’énergie et conservez les valeurs résiduelles par défaut. Définissez l’état du domaine de calcul au moment initial avec une température initiale de 26 degrés Celsius, une pression de zéro pascal et une vitesse nulle dans les directions X, Y et Z. Définissez le nombre d’itérations sur 300.

Cliquez sur calculer et attendez les résultats. Une fois les calculs terminés, cliquez sur résultats suivis des rapports et des flux. Sélectionnez le débit massique et les flux et vérifiez les valeurs d’entrée et de sortie pour vous assurer que l’erreur est inférieure à 0,1 %Analysez les résultats en cliquant sur les résultats, puis les rapports et les forces, en sélectionnant le couple autour de l’axe Y pour la surface de paroi B et interprétez la valeur visqueuse comme le couple pur du film d’huile.

Quittez maintenant le module de calcul de l’écoulement des fluides. Faites glisser les résultats des systèmes de composants de la boîte à outils et les résultats dans le schéma du projet où la simulation est terminée. Associez ensuite la solution au module de résultats.

Entrez les résultats, cliquez sur calculatrices, sélectionnez la fonction calculatrice pour résoudre la température moyenne du film d’huile, et cliquez sur calculer pour obtenir le résultat. Dans un logiciel expert en conception, cliquez sur nouveau design. Sous la surface de réponse, sélectionnez la case Ben Ken pour établir un modèle d’optimisation à trois facteurs et deux niveaux.

Cliquez sur les facteurs numériques pour sélectionner trois facteurs, le nombre de rainures d’huile radiales dans le patin de friction, la profondeur des rainures et la longueur de l’arc des rainures d’huile. Remplissez ensuite le tableau correspondant. Entrez les valeurs de haut et de bas niveau obtenues à partir de l’analyse des trois facteurs d’influence dans le tableau correspondant.

Réglez les points centraux par bloc sur cinq, puis cliquez sur l’étape suivante pour changer les variables de réponse en deux, qui sont le couple transmis par le film d’huile et la température moyenne du film d’huile. Cliquez sur Terminer pour générer 17 ensembles de points d’échantillonnage aléatoires. Répétez le processus d’analyse de simulation pour obtenir le couple transmis et la température moyenne du film d’huile après recombinaison.

Fusionnez les variables prédites A, B et C des trois combinaisons d’influence avec les résultats simulés pour former une nouvelle table de variables. Sélectionnez ensuite quadratique pour l’ordre du processus dans le modèle. Choisissez polynôme pour le type de modèle et conservez les autres paramètres par défaut.

Après avoir établi le modèle de surface de réponse, calculez le couple et la température moyenne. Effectuez une analyse d’erreur du modèle en cliquant sur analyse des variantes et en analysant les valeurs de précision R carré et adec dans les statistiques d’ajustement, afin de vérifier la conformité aux normes. Cliquez sur optimisation, suivi des chiffres et des critères, en gardant les plages pour les trois facteurs d’influence inchangées.

Cliquez ensuite sur solutions pour trouver le couple maximal et la température moyenne minimale pour les valeurs approximatives. Calculez les résultats pour différents tableaux, en étiquetant la combinaison un comme solution optimale pour le modèle. Le processus de modélisation et de simulation a permis d’identifier et d’optimiser les paramètres de rainure de la plaque de friction qui influencent considérablement la température du film d’huile et le couple transmis.

Le couple transmis diminue à mesure que le nombre de rainures d’huile radiales augmente, mais la température moyenne du film d’huile diminue en conséquence. De même, l’augmentation de la profondeur de la rainure, de la longueur de l’arc des rainures radiales et du nombre de rainures d’huile circonférentielles a entraîné une réduction similaire du couple transmis et une diminution marquée de la température moyenne du film d’huile à des degrés divers. Trois structures de rainures représentatives ont produit des distributions distinctes de la température du film d’huile, avec des différences notables dans les zones de haute température de l’anneau extérieur.

Le modèle de surface de réponse pour la température et le couple moyens du film d’huile a montré un bon alignement entre les valeurs prédites et réelles. L’interaction du nombre de rainures radiales et de la profondeur de rainure a produit une surface inclinée pour la réponse au couple, tandis que l’interaction de la profondeur de rainure et de la longueur de l’arc a montré une pente plus raide. L’interaction du nombre de rainures radiales et de la profondeur de rainure a créé un gradient progressif de la température moyenne du film d’huile, tandis que l’interaction de la profondeur de la rainure et de la longueur de l’arc a donné une transition de couleur plus nette.