نتایج تست مقاومت سایشی چرخ دنده‌های هلیکال

0 دیدگاه
مقاومت سایشی چرخ دنده‌های هلیکال

سرعت چرخش پمپ نیز از حدود 500 تا 3000 دور در دقیقه محدود شده است.
علاوه بر این، شبیه‌سازی عددی دو بعدی ویژگی‌های جریان داخلی و نرخ جریان را دقیقاً پیش‌بینی نمی‌کند. در حین کار یک پمپ دنده ای خارجی، پدیده های جریان پیچیده هستند و شامل جریان سه بعدی (3 بعدی)، جریان آشفته و جریان دو فازی ناشی از کاویتاسیون می شوند.

بنابراین، شبیه‌سازی سه‌بعدی یک پمپ دنده‌ای خارجی چالش‌برانگیز است و زمان محاسبات به دلیل پیچیدگی‌های هندسه و پدیده‌های جریان، بسیار طولانی‌تر از شبیه‌سازی دو بعدی است.

اخیراً کاستیا و همکاران. [14] جریان داخلی یک پمپ دنده ای خارجی را با استفاده از یک مدل سه بعدی کامل که بر روی یک خوشه LINUX اجرا می‌شود با یک حل کننده توسعه یافته با جعبه ابزار OPENFOAM شبیه سازی کرد. آنها بر روی جریان کلی سه بعدی، عمدتاً در محفظه، و روی ناحیه مش بندی تمرکز کردند.

مدل عددی شامل یک شکاف رفع فشار بود که با تقریب دو بعدی نمی‌توان آن را شبیه‌سازی کرد، اما هیچ نشتی در شکاف جانبی در نظر گرفته نشد.

با این حال، شبیه سازی جریان نشتی در شکاف جانبی بسیار مهم است زیرا این نشتی یکی از عوامل اصلی برای بازده پمپ پایین تر است.

سرعت چرخش پمپ 500 دور در دقیقه بود. هیچ مدلی برای توربولانس و کاویتاسیون استفاده نشد.

نتایج تست مقاومت سایشی چرخ دنده های هلیکال

در کار حاضر، شبیه‌سازی عددی سه‌بعدی یک پمپ دنده‌ای خارجی برای پیش‌بینی واقعی‌تر عملکرد پمپ دنده داخلی با در نظر گرفتن نشتی در شکاف جانبی انجام شد.

ما بر روی اثرات پارامترهای طراحی بر روی نرخ جریان و ویژگی های جریان یک پمپ دنده ای کوچک که برای خنک کردن وسایل الکتریکی طراحی شده است که در جنگنده گرما تولید می کند

برای توسعه مدل عددی از هواپیما استفاده شد. عملکرد خنک کننده بالا برای این سیستم های خنک کننده هواپیما و وسیله نقلیه موتوری ضروری است [15].

برای اعتبارسنجی مدل، آزمایش‌ها در شرایط مشابه با سرعت چرخش بالا مانند شبیه‌سازی عددی انجام شد.

نرخ جریان برای نتایج نظری، عددی و تجربی مقایسه شد.

ما از یک کد دینامیک سیالات محاسباتی تجاری، ANSYS CFX 14.5 برای شبیه سازی شرایط عملیاتی شدید پمپ استفاده کردیم.

اجزای اصلی پمپ دنده ای در شکل 1 نشان داده شده است.

پمپ باید با سرعت چرخشی بسیار بالا 10000 دور در دقیقه کار کند.
برای در نظر گرفتن پدیده‌های جریان در پمپ دنده‌ای، جریان سیال آشفته در نظر گرفته شد.

پیش بینی جریان داخلی به دلیل چرخش و فرآیند مش بندی چرخ دنده ها بسیار پیچیده است. علاوه بر این، الگوی جریان جریان سیال ناپایدار را نشان می دهد.

روش تغییر شکل مش و مش بندی مجدد از الگوریتمی استفاده می‌کند که بسته به موقعیت دنده و کیفیت مش محلی، مش جدیدی را در طول زمان اجرا ایجاد می کند.

در هر مرحله زمانی، شبکه به دلیل موقعیت‌های چرخ دنده جدید تغییر شکل می‌دهد و یک روال به طور خودکار تصمیم می‌گیرد که آیا این شبکه بسته به کیفیت مش باید دوباره مشبک شود یا خیر.

در مقایسه با ISM، سطح چرخ دنده به گونه‌ای محاسبه می‌شود که می‌توان ناحیه نزدیک دیوار را با دقت بیشتری توسط مدل‌های آشفتگی درمان کرد.

همچنین می‌توان جریان‌های چند فازی را محاسبه کرد. با این حال، نقطه ضعف اصلی این است که استفاده مجدد در شکاف های کوچک تقریباً برای هر افزایش زاویه اجتناب ناپذیر است [16].

اندازه گام زمانی برای محاسبه دقیق تغییر شکل مش باید کوچک باشد.

هر بارگیری مجدد نیاز به نتایج درون یابی از مرحله زمانی قبلی دارد که می‌تواند منجر به خطاهای درون یابی شود.
علاوه بر این، روش مش بندی مجدد باید از یک برنامه تولید خودکار شبکه استفاده کند.

نتایج تست مقاومت سایشی چرخ دنده های هلیکال

شبیه سازی

چنین برنامه‌هایی معمولاً از عناصر مش بدون ساختار استفاده می‌کنند که منجر به تعداد عناصر زیاد در شکاف‌ها یا کیفیت مش ضعیف در شکاف‌ها می‌شود.

بنابراین، به دست آوردن یک راه حل همگرا برای شرایط عملیاتی شدید 10000 دور در دقیقه با استفاده از تکنیک تغییر شکل مش و مش بندی مجدد می تواند بسیار دشوار باشد.

برای غلبه بر مشکلات عددی از روش جامد غوطه‌ور (ISM) استفاده شد.
ISM محاسبه مسئله شکاف کوچک را ساده می کند و در زمان محاسبات به میزان قابل توجهی صرفه جویی می کند.

در طول شبیه سازی ناحیه همپوشانی در هر مرحله زمانی تعیین می شود و منابع تکانه اعمال می‌شود تا سیال را در آنجا مجبور به دنبال کردن حرکت چرخ دنده کند.

مزیت این روش این است که شبکه‌های اولیه می‌توانند برای کل شبیه‌سازی استفاده شوند، زیرا از تغییر شکل مشبک‌سازی و یا تغییر شکل مش جلوگیری می‌شود.

ISM به تفصیل در بخش 2.1.3 توضیح داده خواهد شد. در کارهایی که قبلا منتشر شده بود، شبیه‌سازی دوبعدی یک پمپ دنده‌ای خارجی توسط یون و همکاران انجام شد.

[17] با استفاده از تکنیک ISM. اثرات سرعت چرخشی و فاصله نوک دنده بر بازده حجمی با موفقیت مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.

تا جایی که ما می دانیم، هیچ مطالعه ای در مورد تجزیه و تحلیل CFD یک مدل سه بعدی کامل از یک پمپ دنده ای خارجی که با سرعت چرخشی بسیار بالا 10000 دور در دقیقه کار می کند، گزارش نشده است.

یک پمپ خنک کننده کوچک برای یک هواپیمای جنگنده در مدل عددی استفاده شد.
هندسه پمپ مدل شده همانند پمپ واقعی است، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است. شماتیک پمپ دنده ای در شکل نشان داده شده است.

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 *