معادله کنترل المان محدود میدان جریان داخلی پمپ دنده ای

0 دیدگاه
محدود میدان جریان داخلی پمپ دنده ای

ساختار معمولی پمپ دنده‌ای شامل پوسته، چرخ دنده‌ها، یاتاقان‌ها، محور محرک، عبور روغن، فیلتر روغن می‌گردد. همانطور که در شکل ۱ نشان داده شده است. پارامترهای دنده در جدول ۱ نشان داده شده است.

معادله کنترل المان محدود میدان جریان داخلی پمپ دنده‌ای

در تشریح معادلات دیفرانسیل جزئی جریان سیال، جامعه ریاضی تعدادی روش برای به دست آوردن جواب دقیق ایجاد کرده است، اما حل تحلیلی دقیق را تنها در یک مورد ساده می‌توان به دست آورد [12].
برای مسائل مهندسی عملی، روش محاسبه عددی به طور گسترده استفاده می‌شود.
اولین مرحله از روش محاسبه عددی، ایجاد معادله کنترل شی است. از مدل مش پویا می‌توان برای شبیه‌سازی میدان جریان به دلیل تغییر زمان استفاده کرد.
این یک مدل محاسباتی ناپایدار است که فرآیند تغییر شکل مرزی را می‌توان با تابع پروفایل یا تابع UDF تعریف کرد.
این مدل می‌تواند حرکت واقعی میدان جریان را شبیه‌سازی کند.
از آنجا که مش‌بندی جفت دنده یک فرآیند محاسباتی ناپایدار است و شبیه‌سازی باید به توزیع فشار دندانه‌های چرخ دنده توجه کند، بنابراین فقط برای مدل مش پویا قابل اجرا است.
روش به روزرسانی شبکه روش هموارسازی مبتنی بر فنر و روش مش‌بندی مجدد محلی را انتخاب کرد و تغییر شکل مرزی آن توسط تابع نمایه تعریف شد.
ضریب درگیر شدن میانگین تعداد جفت دنده‌ها در مش است. شرط جفت دنده در انتقال پیوسته ضریب درگیری ε ≥ ۱ است.
بنابراین، حداقل به یک جفت نقطه مشبک برای جفت دنده در انتقال پیوسته نیاز دارد.
بنابراین، پمپ دنده‌ای دارای دو جفت مش دندانه به طور همزمان برای تشکیل یک حفره بسته است که در آن محیط کار به دام افتاده است، همانطور که در شکل ۳ نشان داده شده است.

 معادله کنترل المان محدود میدان جریان داخلی پمپ دنده ای

فشار داخلی

تراکم‌پذیری محیط کار بسیار کم است، بنابراین منجر به افزایش شدید فشار داخلی یک فضای بسته در هنگام فشرده شدن مقدار مشخصی از محیط کار می‌شود.
حداکثر فشار آن به مراتب بیشتر از فشار خروجی برای پمپ دنده‌ای با معیارهای تخلیه ضعیف است [17]. و با چرخش مداوم چرخ دنده، حجم فضای محصور شده افزایش می‌یابد و محیط کاری مهر و موم شده روی حفره را نمی‌توان جبران کرد، در نتیجه فشار منفی موضعی ایجاد می‌شود که منجر به افزایش شدید اختلاف فشار بین دندان می‌شود.
بنابراین، نمی‌توان تاثیر محیط کار داخلی پمپ دنده‌ای را هنگام محاسبه تنش تماس دنده نادیده گرفت.
روش تنش اسمی یک روش پیش بینی عمر خستگی بر اساس منحنی S-N است.
در نظر گرفته می‌شود که تنش چرخه‌ای دلیل خستگی است و عمر خستگی جزء مجموع چرخه‌های تنشی است که جزء دچار شکستگی یا ترک شده است.
لازم است بسیاری از عوامل مواد (مانند ضریب تمرکز تنش موثر cL، فاکتور اندازه ε و سطح شکل ۳. پدیده روغن به دام افتاده. H. Shen و همکاران. سیستم‌های مکانیکی و ضریب پردازش پردازش سیگنال β) در نظر گرفته شود.
روش تنش اسمی بنابراین در این مقاله منحنی S-N ماده چرخ دنده با در نظر گرفتن عوامل فوق به منحنی PS-N تغییر یافت.
محاسبه تعداد چرخه‌های شکست تحت یک بار، همانطور که در شکل ۴ نشان داده شده است و با تئوری آسیب تجمعی ماینر ترکیب شد تا عمر خستگی دنده را پیش بینی کند [18].

 معادله کنترل المان محدود میدان جریان داخلی پمپ دنده ای

خواص مواد چرخ دنده

در این مقاله، با در نظر گرفتن یک پمپ دنده هوانوردی خاص، ماده دنده 20Cr2Ni4A است.
این ماده نوعی فولاد آلیاژی با کیفیت بالا با استحکام بالا، چقرمگی و خاموش شدن خوب است و برش و شکل دادن به تغییر شکل سرد عمومی و جوش ضعیف است.
خواص مکانیکی معمولی 20CrNi4A در جدول ۲ نشان داده شده است.
با هدف حالت شکست معمولی، خستگی تماسی سطح دندان، پمپ دنده ای تحقیق در مورد این مشکل در شرایط فعلی به دلیل پیچیدگی سیستم پمپ دنده‌ای کمتر است.
در این مقاله، یک پمپ دنده هوانوردی خاص مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت و با توجه به تأثیر محدود میدان جریان داخلی پمپ دنده‌ای روش پیش‌بینی عمر خستگی دنده بر اساس فناوری شبیه‌سازی مجازی پیشنهاد شده است و این روش با توجه به کاربرد مهندسی کارآمد است.
مدل و روشی برای شبیه‌سازی میدان جریان پمپ دنده‌ای بر اساس نرم‌افزار فلوئنت ایجاد شد.
با استفاده از مدل k ε- برای شبیه‌سازی جریان آشفته در پمپ دنده‌ای و مدل مش دینامیکی برای شبیه‌سازی حرکت چرخ‌دنده‌ها استفاده شد.
نتایج شبیه‌سازی میدان جریان در پمپ دنده‌ای به ماژول استاتیک بر اساس میز کار Ansys برای محاسبه تنش تماس دنده منتقل شد. جفت شدن یک طرفه سیال- جامد فشار متوسط و فشار تماس محقق شد که از تحلیل نظری پیچیده و تحقیقات تجربی اجتناب می‌کند.

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 *