Metoda projektowania optymalizacji parametrycznej tarcz ciernych sprzęgieł hydroleskotycznych

Badanie to koncentrowało się na projektowym tempie tarcia dla zadrapań hydronaczyniowych. Dążenie do osiągnięcia wysokiej przepuszczalności przy jednoczesnym obniżeniu temperatury filmu olejowego. W naszym badaniu opracowaliśmy metodę optymalizacji, łączącą testy czołowe i metodologię powierzchni odpowiedzi do projektowania struktury płyt ciernych.

Metoda ma zastosowanie do tarcz ciernych o różnych ustawieniach, oferując wszechstronność i wydajność. Aby rozpocząć, otwórz stację roboczą środowiska pracy i przeciągnij geometrię z przybornika, systemów komponentów i geometrii do obszaru schematu projektu. Kliknij prawym przyciskiem myszy geometrię, wybierz opcję importuj model geometrii, aby zaimportować ukończony model, a następnie kliknij, aby edytować model geometrii w roszczeniu przestrzennym.

Na pasku narzędzi zajmowania przestrzeni kliknij Napraw, a następnie wybierz dodatkowe krawędzie i podziel krawędzie, aby zakończyć naprawę, scalając dotknięte linie podziału. Następnie kliknij projekt i wybór, w wyborze. Wybierz wewnętrzną powierzchnię modelu i kliknij utwórz NS w grupie, nadając jej nazwę wlotu.

Korzystając z tego samego procesu, kliknij zewnętrzną powierzchnię i nazwij ją wylotem. Następnie kliknij gładką dolną powierzchnię ścianki i nazwij ją B jako powierzchnię ściany, w której film olejowy styka się z pasywną podkładką cierną. Zaznacz wszystkie nienazwane powierzchnie i nadaj im nazwę Z jako obracającą się powierzchnię ścianki, w której film olejowy styka się z aktywnym klockiem ciernym.

Teraz wyjdź z roszczenia do przestrzeni i zapisz plik, aby zakończyć wstępne przetwarzanie modelu. Na stacji roboczej środowiska pracy przeciągnij płynny z systemów komponentów toolbox i fluent do obszaru schematu projektu, w którym dodano geometrię. Kliknij geometrię i przeciągnij mysz do siatki w płynnym projekcie, aby połączyć jej moduł siatki z danymi nadrzędnymi geometrii.

Kliknij dwukrotnie, aby otworzyć siatkę i wybierz wodoszczelną geometrię do partycjonowania siatki, a następnie postępuj zgodnie z procedurą wykonywania zadań krok po kroku, aby zaimportować model geometrii i dodać lokalne rozmiary. Kliknij przycisk Generuj siatkę powierzchniową. Ustaw minimalny rozmiar na 0,3 milimetra, maksymalny rozmiar na osiem milimetrów, a normalny kąt krzywizny na 10.

Po ustawieniu tych parametrów kliknij przycisk generuj siatkę powierzchniową. Sprawdź jakość siatki powierzchniowej, klikając prawym przyciskiem myszy wygenerowaną siatkę powierzchniową i wybierając opcję Wstaw poprawioną jakość siatki powierzchniowej. Ustaw minimalną jakość siatki na 0,7 i kliknij przycisk OK, aby zakończyć ulepszanie.

Kliknij przycisk Opisz model geometryczny. Wybranie modelu geometrii jako składającego się wyłącznie z obszaru płynu bez przerw, przy jednoczesnym sekwencyjnym zachowaniu domyślnych opcji innych opcji. Kliknij przycisk Opisz strukturę geometrii i zaktualizuj ustawienia typu obszaru, zachowując ustawienia domyślne i kończąc proces.

Kliknij opcję Dodaj warstwę obwiedni, wybierając trzy jako liczbę warstw, pozostawiając inne ustawienia domyślne. Kliknij opcję Generuj siatkę objętościową i wstaw poprawioną jakość siatki objętościowej, aby upewnić się, że jej jakość przekracza 0,12. Po wygenerowaniu siatki kliknij przycisk przełącz na rozwiązanie i poczekaj na zakończenie partycjonowania siatki i importu do modułu analizy.

Przełącz się z partycjonowania siatki na tryb solvera. Po zakończeniu wczytywania siatki kliknij przycisk Sprawdź w menu ogólnym, aby sprawdzić skuteczność modelu elementów skończonych i sprawdzić, czy siatka ma ujemną objętość. Otwórz równanie energii w ustawieniach modelu.

Wejdź do interfejsu ustawień modelu lepkościowego. Wybierz model laminarny i włącz opcję ogrzewania lepkiego. Zmodyfikuj parametry materiału zgodnie z właściwościami dwóch dostarczonych materiałów, dostosowując materiał ciekły o nazwie powietrze i materiał stały o nazwie aluminium.

Kliknij opcję Warunki brzegowe. Wybierz aktywną powierzchnię ściany klocka ciernego o nazwie Z. Kliknij ustawienia pędu i ustaw ją jako obracającą się powierzchnię ściany z prędkością 100 radianów na sekundę wokół osi Y z czystym stanem braku poślizgu. Kliknij opcję Warunki brzegowe.

Wybierz pasywną powierzchnię ściany podkładki ciernej o nazwie B. Kliknij ustawienia pędu i ustaw ją jako nieruchomą powierzchnię ściany z czystym stanem braku poślizgu. Ustaw warunki brzegowe związane z transferem energii za pomocą sprzężenia systemu. Następnie ustaw warunki brzegowe wylotu, wybierając wylot, ustawiając go na wylot ciśnieniowy z ciśnieniem manometrycznym równym zero.

Ustaw warunki brzegowe wlotu, wybierając wlot, ustawiając go na prędkość wlotową z prędkością przepływu jednego metra na sekundę i temperaturą wlotu 30 stopni Celsjusza. Kliknij ustawienia rozwiązania. Wybierz algorytm sympcowy dla metody rozwiązania.

Wybierz format pierwszego zamówienia pod wiatr dla pędu i energii i utrzymuj wartości rezydualne na domyślnym poziomie. Ustaw stan domeny obliczeniowej w początkowym momencie z początkową temperaturą 26 stopni Celsjusza, ciśnieniem zerowym paskalem i zerową prędkością w kierunkach X, Y i Z. Ustaw liczbę iteracji na 300.

Kliknij oblicz i poczekaj na wyniki. Po zakończeniu obliczeń kliknij wyniki, a następnie raporty i przepływy. Wybierz masowe natężenie przepływu i strumienie oraz sprawdź wartości wlotu i wylotu, aby upewnić się, że błąd jest mniejszy niż 0.1%Przeanalizuj wyniki, klikając wyniki, a następnie raporty i siły, wybierając moment obrotowy wokół osi Y dla powierzchni ściany B i zinterpretuj wartość lepkości jako czysty moment obrotowy z filmu olejowego.

Teraz wyjdź z modułu obliczania przepływu płynów. Przeciągnij wyniki z systemów komponentów przybornika i wyniki na schemat projektu, w którym symulacja jest zakończona. Następnie połącz rozwiązanie z modułem wyników.

Wprowadź wyniki, kliknij kalkulatory, wybierz kalkulator funkcji, aby obliczyć średnią temperaturę filmu olejowego, a następnie kliknij oblicz, aby uzyskać wynik. W oprogramowaniu do projektowania eksperckiego kliknij nowy projekt. W obszarze powierzchni odpowiedzi zaznacz pole wyboru Ben Ken, aby ustanowić model optymalizacji trzyczynnikowej i dwupoziomowej.

Kliknij czynniki numeryczne, aby wybrać trzy czynniki: liczbę promieniowych rowków olejowych w klocku ciernym, głębokość rowków i długość łuku rowków olejowych. Następnie wypełnij odpowiednią tabelę. Do odpowiedniej tabeli należy wprowadzić wartości wysokiego i dolnego poziomu uzyskane w wyniku analizy trzech czynników wpływających.

Ustaw punkty środkowe na blok na pięć, a następnie kliknij następny krok, aby zmienić zmienne odpowiedzi na dwa, którymi są moment obrotowy przenoszony przez film olejowy i średnia temperatura filmu olejowego. Kliknij przycisk Zakończ, aby wygenerować 17 zestawów losowych punktów próby. Powtórzyć proces analizy symulacyjnej, aby uzyskać przenoszony moment obrotowy i średnią temperaturę filmu olejowego po rekombinacji.

Scal przewidywane zmienne A, B i C z trzech kombinacji wpływu z symulowanymi wynikami, aby utworzyć nową tabelę zmiennych. Następnie wybierz kwadratową dla kolejności procesów w modelu. Wybierz wielomian dla typu modelu i zachowaj inne ustawienia, które są domyślne.

Po ustaleniu modelu powierzchni odpowiedzi oblicz zarówno moment obrotowy, jak i średnią temperaturę. Przeprowadź analizę błędów modelu, klikając analizę wariantów i analizując wartości precyzji R kwadrat i adec w statystykach dopasowania, aby zweryfikować zgodność z normami. Kliknij optymalizację, a następnie wartości liczbowe i kryteria, zachowując zakresy dla trzech czynników wpływających bez zmian.

Następnie kliknij rozwiązania, aby znaleźć maksymalny moment obrotowy i minimalną średnią temperaturę dla przybliżonych wartości. Oblicz wyniki dla różnych tablic, oznaczając kombinację jedną jako optymalne rozwiązanie dla modelu. W procesie modelowania i symulacji zidentyfikowano i zoptymalizowano parametry rowków tarczy ciernej, które znacząco wpływają na temperaturę filmu olejowego i przenoszony moment obrotowy.

Przenoszony moment obrotowy zmniejsza się wraz ze wzrostem liczby promieniowych rowków olejowych, ale średnia temperatura filmu olejowego odpowiednio spada. Podobnie, zwiększenie głębokości rowka, długości łuku rowków promieniowych i liczby obwodowych rowków olejowych, spowodowało podobne zmniejszenie przenoszonego momentu obrotowego i wyraźny spadek średniej temperatury filmu olejowego w różnym stopniu. Trzy reprezentatywne struktury rowków pozwoliły uzyskać wyraźny rozkład temperatury filmu olejowego, z zauważalnymi różnicami w strefach wysokiej temperatury pierścienia zewnętrznego.

Model powierzchni odpowiedzi dla średniej temperatury filmu olejowego i momentu obrotowego wykazał dobrą zgodność między wartościami przewidywanymi a rzeczywistymi. Interakcja promieniowej liczby rowków i głębokości rowka wytworzyła nachyloną powierzchnię dla reakcji momentu obrotowego, podczas gdy interakcja głębokości rowka i długości łuku wykazała bardziej strome nachylenie. Interakcja promieniowej liczby rowków i głębokości rowka stworzyła stopniowy gradient średniej temperatury filmu olejowego, podczas gdy interakcja głębokości rowka i długości łuku dała ostrzejsze przejście kolorów.