خصوصیات هندسی پمپ دنده‌ای چیست؟

0 دیدگاه
خصوصیات هندسی پمپ دنده‌ای

در مرحله اول، هندسه، خصوصیات حجمی، تنش تماسی و تاریخچه پاکسازی دندان‌ها تعریف و بدست می‌آید. بنابراین، پارامترهای هندسی دنده تروکوئیدال براساس شرایط عملیاتی شبیه سازی تحلیلی مانند فشار کار 0.5 مگاپاسکال و ظرفیت حجمی 0.47 cm3 / rev ایجاد می‌شوند.
در مرحله دوم، انتقال نظری بر روی بدنه و پوشش ایجاد می‌شود. سپس، یک مدل 3D-CAD از مینی پمپ دنده‌ای همانطور که در شکل 1 با ابعاد اصلی 40 × 40 × 40 mm3 نشان داده شده است، طراحی شده است. با شروع مدل 3D-CAD مینی پمپ، بدن منفی تولید می‌شود و در نتیجه دامنه مایع پمپ در مطالعه انجام می‌شود، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است.

حوزه‌های سیال به دلیل نیاز به ویژگی‌های مشبک باید دو حوزه مختلف سیال تعریف شوند.
از یک طرف، دامنه سیال بین پروفیل دنده (واقع در بین پروفیل دنده داخلی و خارجی) که حرکت چرخشی آن نیاز به یک روش مشبک پویا دارد و از طرف دیگر، بقیه دامنه مایع پمپ (لوله‌ها، ورودی ورودی و پورت خروجی) بدون هیچ قسمت متحرک مکانیکی.
با این حال، برای در نظر گرفتن جریان اصلی نشتی در مینی پمپ، یک دیسک با یک زوج بالا به هندسه اضافه می‌شود همانطور که در شکل 2 به عنوان “زوج” نشان داده شده است.

این مسیر اصلی نشت نتیجه ترخیص محوری است بین دنده جانبی صورت و بدن. مش دو مرحله برای تولید مش برای هر حوزه سیال انجام می‌شود: مش پس زمینه و مش منطقه اصلاح. مش پورت ورودی و خروجی با ابزار snappyHexMesh ارسال شده با توزیع OpenFOAM تولید شده است.

SnappyHexMesh با مش بلاک ساختار بلوک شش ضلعی شروع می‌شود و شبکه را برای هندسه، که با سطوح مثلثی تعریف شده است، تصفیه و تنظیم می‌کند.
برای کنترل بیشتر تعداد لایه‌ها، نوع عنصر و اندازه سلول در دیسک، مستقیماً با استفاده از ابزار blockMesh و استفاده نکردن از SnappyHexMesh مش بندی شده است.
سرانجام، هر دو درگاه ورودی، خروجی و دیسک کوپل شده با استفاده از ابزار دوخت با هم ادغام می‌شوند.
خصوصیات هندسی پمپ دنده ای

جریان سیال

به نظر می‌رسد که شبکه پس زمینه توجهی را که مطمئناً به دلیل اهمیت فراوان آن برای دستیابی به یک مش نهایی خوب از حوزه مایع است، مورد توجه قرار نمی‌دهد. اگر مش پس زمینه، حتی تقریباً، مسیرهای جریان سیال را دنبال کند، همگرایی عددی بسیار بهبود می‌یابد. با توجه به مش زمینه دامنه سیال پمپ، شش ضلعی معمولی مورد استفاده مناسب‌ترین عنصر نیست.

در عوض، با استفاده از پیکربندی شعاعی بسیار بهتر است، زیرا هندسه اصلی استوانه‌ای دامنه سیال پمپ دنده ای همانطور که در شکل 3 مشاهده می‌شود، برای بدست آوردن تعداد مناسب از عناصر به دلیل ارتفاع نازک آن در مقایسه با ابعاد پمپ. به منظور مشبک کردن دامنه سیال بین پروفیل، دنده بیرونی باید مقیاس بندی شود.

هنگامی که دنده بیرونی مقیاس بندی شد، یک فاصله بین ذره‌ای در حوزه سیال بین پروفیل ایجاد می‌شود. مش پس زمینه نیز از اهمیت زیادی در حوزه سیال بین پروفایل‌ها برخوردار است.
مشخصات تروکوئیدی پروفیل داخلی و خارجی و حرکت چرخشی آن باعث می‌شود.
شش ضلعی معمولی استفاده می‌شود یک عنصر غیر قابل قبول است.

سپس، می‌توان چندین رویکرد را اتخاذ کرد. ساده‌ترین استراتژی‌، اما ناکارآمد‌، بلوک معمولی شش ضلعی است. یک روش بهتر این است که مش پس زمینه را با یک “هندسه تاج مانند” از پروفیل‌ها سازگار کنید.

اگرچه این مش زمینه امکان دستیابی به نتایج بهتر را فراهم می‌کند، اما همچنان “تقریباً طبیعی” برای جابجایی چهره‌ها ایجاد می‌شود، عمدتا نزدیک به نقاط تماس (شکل 4 سمت چپ را ببینید).
خصوصیات هندسی پمپ دنده ای

استاتیک بدون نقاط تماس

به عنوان اولین گام در خصوصیات پویایی سیال، نتایج شبیه سازی استاتیک برای فشار خروجی 0.1 مگاپاسکال انجام شد. ظاهراً تمام نتایج بدست آمده برای شبیه سازی حالت استاتیک بدون نقاط تماس همانطور که انتظار می‌رفت رفتار کردند.

هر دو زمینه فشار و سرعت با شرایط مرزی تحمیل شده بر دامنه مطابقت داشتند.

با این وجود‌، با بررسی تعادل جرم بین تکه‌های ورودی و خروجی‌، عدم تعادل جرم غیرمنتظره در حدود 20٪ ظاهر شد. به منظور پاسخ به عدم تعادل جرم‌، تمام مناطق نقطه تماس بین هندسه‌های پروفیل برای بهبود راه حل در این مناطق بحث برانگیز بسیار تصفیه شده است.

سرانجام، معلوم شد که این یک اشکال از روش ACMI است که به تازگی در نسخه توسعه OpenFOAM برطرف شده است. با استفاده از این نسخه توسعه، عدم تعادل جرم در موارد استاتیک به 0.1٪ کاهش یافته است.
زمینه‌های حاصل از طریق برش‌های 2D در ارتفاع‌های مختلف هندسه و برای زمانی که نتایج شبیه سازی تثبیت می‌شوند، نشان داده می‌شوند.

شکل 10 توزیع فشار استاتیک بدون نقاط تماس را نشان می‌دهد. تأثیر پاکسازی، فاصله محوری در دیسک زوج و شعاعی مجوزهای بین پروفایل، به وضوح برجسته شده است.
خصوصیات هندسی پمپ دنده‌ای
حالت استاتیک با نقاط تماس رویکرد نقطه تماس بر اساس توزیع ویسکوزیته است که با استفاده از یک مدل انتقال سیال به عنوان تابعی از فاصله معرفی می‌شود.

حل کننده جدید سازگار با gerotorFoam زمینه ویسکوزیته جدید را در نظر می گیرد.

این مدل انتقال سیال باید تنظیم شود و چندین ترکیب مقادیر برای دستیابی به نقشه ویسکوزیته اجباری مناسب در هر نقطه تماس آزمایش شده است. بسته به مقدار پارامترهای k و kd ، سلول‌هایی در حوزه سیال بین پروفیل‌ها وجود داشته‌اند که مقادیر سرعت بالایی را ارائه داده‌اند، که منجر به واگرایی شبیه سازی شده است.

این به دلیل شیب‌های ویسکوزیته بالا است که منجر به بی ثباتی حرکت می‌شود.
تنظیم صحیح این پارامترها مقادیر k = 10 و kd = 1.5 امکان غلبه بر این مشکلات را فراهم کرده است.

شکل 11- چپ ویژگی‌های جریان را در حالت ثابت با نقاط تماس نشان می‌دهد که در آنجا مشاهده می‌شود که نقاط تماس یک مرز مجازی برای جریان ایجاد می‌کند و مسیر نشت دیسک زوج تأثیر زیادی بر روی میزان سرعت دارد.

شکل 12 به وضوح تأثیر جریان پرتاب نقاط تماس را نشان می‌دهد. با فشار خروجی کم کار مانند 0.1 مگاپاسکال، جریان‌های بین ذهنی (شکل 12 سمت چپ) هنگام وقوع نقاط تماس لغو می‌شوند (شکل 12 سمت راست) و دامنه‌های بین پروفایل بین خروجی و درگاه ورودی به شرایط واقعی الگوی جریان تبدیل می‌شوند.

0 پاسخ

دیدگاهتان را بنویسید

می خواهید در گفت و گو شرکت کنید؟
خیالتان راحت باشد :)

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *