Метод параметрической оптимизации расчета фрикционных пластин гидровязкостных муфт

В этом исследовании основное внимание уделялось скорости трения для гидрососудистой царапины. Стремитесь к достижению высокой проходимости при одновременном снижении температуры масляной пленки. В нашем исследовании был разработан метод оптимизации, сочетающий в себе фронтальные анализы и методологию поверхности отклика для проектирования структуры фрикционных пластин.

Этот метод применим к фрикционным пластинам различных настроек, обеспечивая универсальность и эффективность. Для начала откройте рабочую станцию верстака и перетащите геометрию из набора инструментов, систем компонентов и геометрии в область схемы проекта. Щелкните правой кнопкой мыши геометрию, выберите импорт геометрической модели, чтобы импортировать готовую модель, и щелкните, чтобы отредактировать геометрическую модель в заявленном пространстве.

На панели инструментов для захвата пространства нажмите «Восстановить», затем выберите дополнительные ребра и разделенные ребра, чтобы завершить ремонт, объединив поврежденные линии разделения. Затем нажмите на дизайн и выделение, в выделение. Выберите внутреннюю поверхность модели и нажмите кнопку Создать NS в группе, назвав ее входом.

Используя тот же процесс, нажмите на внешнюю поверхность и назовите ее выходным отверстием. Затем щелкните по гладкой нижней поверхности стенки и назовите ее B в качестве поверхности стены, где масляная пленка соприкасается с пассивной фрикционной подушкой. Выберите все безымянные поверхности и назовите их Z в качестве поверхности вращающейся стенки, где масляная пленка соприкасается с активной фрикционной прокладкой.

Теперь выйдите из заявки на место и сохраните файл, чтобы завершить предварительную обработку модели. На рабочей станции верстака перетащите Fluent из систем компонентов Toolbox и Fluent в область схемы проекта, в которую была добавлена геометрия. Нажмите на геометрию и перетащите мышь на сетку в текучем проекте, чтобы связать ее модуль сетки с исходными данными геометрии.

Дважды щелкните мышью, чтобы открыть сетку, и выберите водонепроницаемую геометрию для разбиения сетки, а затем следуйте пошаговому рабочему процессу, чтобы импортировать геометрическую модель и добавить локальные размеры. Нажмите кнопку Создать сетку поверхности. Установите минимальный размер равным 0,3 миллиметра, максимальный размер — восемь миллиметров, а угол нормы кривизны — 10.

После установки этих параметров нажмите кнопку «Создать сетку поверхности». Проверьте качество поверхностной сетки, щелкнув правой кнопкой мыши по сгенерированной поверхностной сетке и выбрав «Вставить улучшенное качество поверхностной сетки». Установите минимальное качество сетки на 0.7 и нажмите OK, чтобы завершить улучшение.

Нажмите кнопку Описать геометрическую модель. Выбор геометрической модели, состоящей исключительно из жидкой области без зазоров, с последовательным сохранением других параметров по умолчанию. Нажмите кнопку Описать геометрию, структуру и обновите настройки типа области, сохранив настройки по умолчанию и завершив процесс.

Нажмите кнопку Добавить пограничный слой, выбрав три слоя в качестве количества слоев, сохранив остальные настройки по умолчанию. Нажмите кнопку Создать объемную сетку и вставьте улучшенное качество объемной сетки, чтобы убедиться, что ее качество превышает 0,12. После создания сетки нажмите переключиться на решение и дождитесь завершения разбиения сетки и импорта в модуль анализа.

Переключение с разбиения сетки на режим решателя. После того, как сетка завершит загрузку, нажмите «Проверить» в общем меню, чтобы проверить эффективность конечно-элементной модели, и проверьте, имеет ли сетка отрицательный объем. Откройте уравнение энергии в настройках модели.

Войдите в интерфейс настроек вязкой модели. Выберите ламинарную модель и включите опцию вязкостного нагрева. Измените параметры материала в соответствии со свойствами двух предоставленных материалов, отрегулировав жидкий материал под названием воздух и твердый материал под названием алюминий.

Щелкните Граничные условия. Выберите поверхность стенки активной фрикционной прокладки с именем Z.Нажмите на настройки импульса и установите ее как вращающуюся поверхность стены со скоростью 100 радианов в секунду вокруг оси Y с абсолютным условием отсутствия скольжения. Щелкните Граничные условия.

Выберите поверхность стенки с пассивной фрикционной прокладкой с именем B.Нажмите на настройки импульса и установите ее как неподвижную поверхность стены с абсолютным условием отсутствия скольжения. Задайте граничные условия, связанные с передачей энергии, с помощью системной связи. Затем задайте граничные условия выхода, выбрав выход, установив его в положение «Давление на выходе» с нулевым манометрическим давлением.

Задайте граничные условия на входе, выбрав вход, установив для него скорость входного отверстия со скоростью потока один метр в секунду и температурой на входе 30 градусов Цельсия. Нажмите на настройки решения. Выберите упрощенный алгоритм для метода решения.

Выберите формат первого ордера против ветра для импульса и энергии и оставьте остаточные значения по умолчанию. Задайте состояние вычислительной области в начальный момент с начальной температурой 26 градусов Цельсия, нулевым давлением Паскаля и нулевой скоростью в направлениях X, Y и Z. Установите количество итераций равным 300.

Нажмите «Рассчитать» и дождитесь результатов. После завершения вычислений нажмите на результаты, а затем на отчеты и потоки. Выберите массовый расход и потоки и проверьте значения на входе и выходе, чтобы убедиться, что погрешность составляет менее 0,1%Проанализируйте результаты, щелкнув по результатам, а затем отчеты и силы, выбрав крутящий момент вокруг оси Y для поверхности стенки B и интерпретируйте вязкое значение как чистый крутящий момент от масляной пленки.

Теперь выйдите из модуля расчета расхода жидкости. Перетаскивайте результаты из компонентных систем набора инструментов и результаты в схему проекта, где моделирование завершено. Затем свяжите решение с модулем результатов.

Введите результаты, нажмите на калькуляторы, выберите функцию калькулятора для расчета средней температуры масляной пленки и нажмите рассчитать, чтобы получить результат. В программном обеспечении для экспертов по дизайну нажмите на «Новый дизайн». В разделе Поверхность отклика выберите поле Ben Ken, чтобы установить трехфакторную двухуровневую модель оптимизации.

Нажмите на числовые коэффициенты, чтобы выбрать три коэффициента: количество радиальных масляных канавок на фрикционной подушке, глубину канавок и длину дуги масляных канавок. Затем заполните соответствующую таблицу. Введите значения верхнего и нижнего уровней, полученные в результате анализа трех влияющих факторов, в соответствующую таблицу.

Установите центральные точки на блок равными пяти, затем нажмите на следующем шаге, чтобы изменить переменные отклика на две, которые представляют собой крутящий момент, передаваемый масляной пленкой, и среднюю температуру масляной пленки. Нажмите кнопку «Готово», чтобы создать 17 наборов случайных точек выборки. Повторите процесс анализа моделирования, чтобы получить переданный крутящий момент и среднюю температуру масляной пленки после рекомбинации.

Объедините предсказанные переменные A, B и C трех комбинаций влияния с смоделированными результатами, чтобы сформировать новую таблицу переменных. Затем выберите квадратичный порядок процессов в модели. Выберите полином для типа модели и оставьте другие настройки, которые используются по умолчанию.

После создания модели поверхности отклика рассчитайте крутящий момент и среднюю температуру. Проведите анализ ошибок модели, щелкнув по ссылке «Анализ вариантов» и проанализировав значения точности R в квадрате и adec в статистике посадки, чтобы проверить соответствие стандартам. Нажмите на оптимизацию, а затем на числовые и критерии, оставив диапазоны для трех влияющих факторов без изменений.

Затем нажмите «Решения», чтобы найти максимальный крутящий момент и минимальную среднюю температуру для приблизительных значений. Рассчитаем результаты для разных массивов, обозначив комбинацию one как оптимальное решение для модели. В процессе моделирования были выявлены и оптимизированы параметры канавок фрикционных пластин, которые существенно влияют на температуру масляной пленки и передаваемый крутящий момент.

Передаваемый крутящий момент уменьшается по мере увеличения количества радиальных масляных канавок, но средняя температура масляной пленки соответственно уменьшается. Аналогичным образом, увеличение глубины канавки, длины дуги радиальных канавок и количества кольцевых масляных канавок вызывало аналогичное снижение передаваемого крутящего момента и заметное снижение средней температуры масляной пленки в разной степени. Три репрезентативные структуры канавок обеспечивают четкое распределение температуры масляной пленки с заметными различиями в зонах высоких температур наружного кольца.

Модель поверхности отклика для средней температуры масляной пленки и крутящего момента показала хорошее соответствие между прогнозируемыми и фактическими значениями. Взаимодействие радиального числа канавок и глубины канавки привело к наклону поверхности для отклика на крутящий момент, в то время как взаимодействие глубины канавки и длины дуги показало более крутой градиент. Взаимодействие числа радиальных канавок и глубины канавки создавало постепенный градиент средней температуры масляной пленки, в то время как взаимодействие глубины канавки и длины дуги приводило к более резкому переходу цвета.