شبیه سازی خوردگی چرخ دنده‌های پمپ دنده ای با CFD

0 دیدگاه
خوردگی چرخ دنده‌های پمپ دنده ای

وضوح استثنایی در سراسر منطقه ورودی نزدیک به ۴۰۰ نقطه شبکه و منطقه خروجی برای به حداقل رساندن انتشار متقاطع ارائه شده است. نسبت ابعاد مدول چرخ دنده در جهت‌های عادی به جریان به حداقل رسید.

همانطور که چرخ چرخ دنده‌ها می‌چرخند، مدول دنده‌های مثلثی در منطقه تغییر شکل تجمع یافته و/یا با استفاده از هموارسازی مبتنی بر فنر برای حفظ کیفیت شبکه ایجاد می‌شوند. مدول دنده‌ها روی لبه دنده دنباله‌دار ایجاد می‌شوند، در حالی که مدول دنده‌ها روی لبه دنده جلویی از بین می‌روند.

در ناحیه درهم آمیختگی چرخ دنده‌ها، جایی که دنده‌ها از نزدیکی یکدیگر عبور می‌کنند، فرآیند ایجاد/تخریب مدول دنده باید به صورت تهاجمی اما روان پیش برود.
در یک پمپ دنده‌ ای دنیای واقعی، دنده‌ها در واقع لمس می‌شوند، اما از نظر محاسباتی توسط یک بالشتک کوچک به اندازه کوچک‌ترین مدول دنده در دامنه از هم جدا می‌شوند.

مقادیر چولگی هم حجم مدول چرخ دنده متوسط منطقه برای ناحیه تغییر شکل معمولاً ۰.۱۵ ۰ است که یک مثلث متساوی الاضلاع است و ۱ به عنوان یک مدول دنده برش در طول دوره اجرا است و هرگز از ۰.۱۶ تجاوز نمی‌کند.

شبیه سازی خوردگی چرخ دنده های پمپ دنده ای با CFD

مدل سازی دنده‌ها

به حداقل رساندن چولگی مدول چرخ دنده عامل دیگری است که برای به حداقل رساندن انتشار عددی مهم است.
علاوه بر انتشار، چولگی مدول دنده‌های بسیار اریب ۰.۸ مشخص شده است که باعث محاسبه محلی نرخ کرنش مصنوعی بالا در سایر مدل‌های داخلی CFD شرکت شیمیایی Eastman می‌شود.

پارامترهای شبکه‌بندی در کد به گونه‌ای استفاده می‌شوند که اندازه مدول دنده‌های محاسباتی در ناحیه تغییر شکل تقریباً به اندازه کوچک‌ترین مدول دنده‌های مرزی در شکل حفظ می‌شوند، یعنی رشد اندازه مدول دنده در جهت مرزی-عادی به حداقل می‌رسد.

برای بهبود دقت روش‌ها و معیارهای دیگری برای کنترل کیفیت شبکه تغییر شکل‌دهنده در دسترس هستند، مانند روشی که در ۱۱ مدول دنده‌های کوچک‌تر نسبت به مدول دنده‌های بزرگ‌تر گام به گام نسبتاً کمتر تنظیم می‌شوند، اما چولگی مدول دنده نگرانی اصلی در این مطالعه بود.
در طول تجمع و ایجاد مدول دنده، جرم و تکانه حفظ می‌شوند و گرادیان‌ها بر اساس شبکه عددی در مرحله زمانی قبلی درون‌یابی می‌شوند.

گسسته سازی. برای استفاده از طرح‌های گسسته‌سازی در FLUENT ۶.۲. ۱۶ که ترکیبی از ملاحظات انتشار و محدودیت بود، دقت شد.

به عنوان مثال، جابجایی از مرتبه اول رو به بالا به مرتبه دوم رو به بالا تأثیرات چشمگیری بر محاسبات چند فازی دارد ۱۲.
برای تعادل حرکت، یک طرح تفاضل مرکزی محدود برای درونیابی فضایی در هر دو مدول دنده چهار ضلعی و مثلثی استفاده شد.

یک طرح MUSCL مرتبه سوم در دسترس است، اما شامل محدودیت‌های شار نیست و می‌تواند برای جریان‌های غیرهمتراز ۱۳ بیش از حد ایجاد کند.
از آنجایی که تعداد مدول دنده‌های شبکه در همه جا کمتر از واحد بود، نتیجه‌گیری شد که تفاوت مرکزی مشکلات پراکندگی را تجربه نخواهد کرد.

همه متغیرهای دیگر به جز فشار با استفاده از یک طرح ترکیبی با تفاضل مرکزی مرتبه دوم به صورت فضایی درون‌یابی شدند.
برای مدول دنده‌های چهار ضلعی، ثابت اختلاط وابسته به محلول بود و به صورت محلی تغییر می‌کرد تا تا حد امکان نزدیک به مرکز بماند، بدون اینکه ماکزیمم‌های جدید در میدان جریان وارد شود.
برای مدول دنده‌های مثلثی، ثابت ترکیب صفر بود، به این معنی که از مرتبه دوم به سمت بالا استفاده شد. درون‌یابی فشار با استفاده از یک طرح صرفاً مرتبه دوم به سمت بالا برای همه مدول دنده‌های شبکه انجام شد.

شبیه سازی خوردگی چرخ دنده های پمپ دنده ای با CFD

همگرایی

مشتقات با استفاده از روش گره‌ای که با مقادیر گره‌ای روی وجهه‌های اطراف وزن می‌شوند، به جای میانگین‌های محاسباتی ساده مرکز مدول چرخ دنده‌ای، که به ویژه برای مدول دنده‌های مثلثی دقیق‌تر است، گسسته شدند.
الگوریتم SIMPLE برای جفت شدن سرعت فشار از طریق حلگر ضمنی تفکیک شده استفاده شد.

اگرچه مشخص است که برای برخی مشکلات، کوپلینگ را می‌توان با روش‌های SIMPLEC یا روش‌های دیگر به طور کارآمدتری مدیریت کرد، آزمایش‌های عددی تأیید کردند که اصلاحات شار در SIMPLEC ارزش زمان اضافی CPU در کاهش باقیمانده را ندارد.
یک طرح چند بعدی محدود کننده شیب پیشرفته برای کاهش تغییرات کلی برای تحت کنترل نگه داشتن شیب مدول دندهی مورد استفاده قرار گرفت.

با استفاده از روش مرتبه دوم Rhie-Chow از شطرنجی فشاری جلوگیری شد. نسخه حل کننده دقیق تکی به این صورت استفاده شد که مشخص شد استفاده از دقت مضاعف نتایج را به سه رقم قابل توجه تغییر نداد.
یک شبکه چندشبکه‌ای جبری برای کاهش انتشار خطای موج بزرگ استفاده شد، و معیارهای خاتمه چند شبکه یک مرتبه از تنظیمات پیش فرض برای فشار و کسر حجمی برای اطمینان از همگرایی عمیق جرم پایین آمدند.

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 *