تجزیه و تحلیل دینامیکی سیالات تجربی چگونه انجام می گیرد؟
پمپ روتور چرخ دنده به دلیل سادگی و قابلیت استفاده در طراحی و ساخت، در حال استفاده و مقبولیت گسترده‌ای برای اهداف روغن و سوخت خودرو است. در اصل یک پمپ جابجایی مثبت چرخشی از نوع دنده داخلی است. توسط میل لنگ موتور هدایت می‌شود. پمپ‌های روتور دنده راندمان حجمی بالا و عملکرد پمپاژ نرم را فراهم می‌کنند. علاوه بر این، آن‌ها با طیف گسترده‌ای از ویسکوزیته‌های مایع به خوبی کار می‌کنند. به دلیل تحمل ساخت، نشتی جریان از طریق فاصله نوک دندانه‌های دنده اتفاق می‌افتد. برای محدود کردن فشار کار، مایع اضافی از طریق سیستم دریچه تسکین فشار مجدداً به حفره ورودی گردش می‌یابد. در تئوری، عمل پمپاژ فقط تابعی از سرعت چرخش دنده است و تخلیه بدون توجه به فشار کار ثابت است. با این حال، در عمل، نشت از طریق شکاف‌ها توسط چرخ دنده‌های مشبک ایجاد می‌شود که با افزایش فشار افزایش می‌یابد.
عملکرد پمپ چرخاننده چرخ دنده هنگامی که پمپ در حال کار است، فشار تحویل باید حداکثر روی کل محفظه فوقانی باشد و کمترین فشار داخل پمپ در سمت مکش وجود دارد. فشار باید به نسبت از حجم فضای اول دندان افزایش یابد تا جایی که در قسمت زایمان به حداکثر برسد.
این افزایش فشار باعث می‌شود پمپ دنده ای بارهای شعاعی را افزایش دهد که از سمت مکش به طرف تحویل افزایش می‌یابد. تنش‌های ناشی از اختلاف فشار در منطقه تحویل پمپ بیشترین است.
شماتیک پمپ دنده‌ای
شکل 1 یک روتور دنده را در مراحل مختلف کار نشان می‌دهد [13]. مایع از طریق پمپ توسط فرآیند مش بندی که توسط عناصر کشویی ایجاد می‌شود، یعنی چرخش چرخ دنده در داخل پمپ، منتقل می‌شود. این فرآیند در شکل 1.1 به خوبی توصیف شده است. این فرآیند با سیالی که در پمپ دنده‌ای در منطقه کم فشار در پایین وارد می‌شود، شروع می‌شود.
دندان دنده با چرخش مایع را به اطراف هل می‌داد. این چرخ دنده‌ها در سمت مکش پمپ حجم انبساط ایجاد می‌کنند. مایعی که در حفره جریان دارد هنگام چرخش توسط چرخ دنده‌ها به دام می‌افتد. مایع به طور مداوم در اطراف فضای داخلی، در دام ایجاد شده توسط دندان‌های دنده و پوشش، حرکت می‌کند.
بدین ترتیب سرعت جریان از طریق پمپ به مجموع حجم بین دندانه‌های دنده و پوشش بستگی دارد. بنابراین یک طرح مطلوب، مطابق با قطر دنده خاص، انتخاب تعداد بیشتری از دندان‌ها تا حد امکان است. فرآیند انتقال مایعات هنگامی به پایان می‌رسد که مش دنده‌ها مایع را از طریق مجرای خروجی تحت فشار زیاد مجبور کند، این منطقه را معمولاً محفظه تخلیه می‌نامند. تحقیقات پیشین بسیاری از مهندسان روتور دنده و انواع دیگر پمپ‌های جابجایی مثبت را به صورت تحلیلی تجزیه و تحلیل کرده‌اند، اما تعداد کمی از آن‌ها از بسته‌های CFD برای شبیه سازی جریان پمپ استفاده کرده‌اند.
تجزیه و تحلیل حرکتی پمپ‌های روتور چرخ دنده توسط فابیانی و همکاران انجام شد [2]. مهندسان دیگر با استفاده از برنامه‌های معمول مقعدی، مانند شبیه سازی پیشرفته محیط مدل سازی (AMESim) [3]، پمپ‌های روتور دنده را شبیه سازی می‌کنند. تجزیه و تحلیل دینامیکی سیالات تجربی قادر بود میزان دبی روغن از طریق پمپ را با سرعت کم پمپ به طور دقیق پیش بینی کند، اما در سرعت پمپ بالا (بیش از 4000 دور در دقیقه)، f کم شبیه سازی شده با جریان آزمایشی متفاوت است. این اتفاق می‌افتد زیرا اثرات حفره ها و هوادهی مدل نشده است.
نتیجه
کلوگر اتال با مطالعه نتایج تجربی عملکرد چندین سیستم پمپاژ را مطالعه کرد [4]. پمپ‌های آزمایش شده شامل پمپ‌های جابجایی مثبت (نوع هلال با
دنده‌های ولت، نوع هلال با دنده‌های هیپو سیکلوئید، روتور دنده و پمپ‌های Duo centric) و پمپ جابجایی متغیر (پره) بود. نتایج تجربی نشان داد که
پمپ‌های Duo centric و hypocycloidal 5-10٪ کارایی کلی بیشتری نسبت به پمپ‌های دیگر دارند. همه نتایج برای جابجایی نرمال شد، زیرا جابجایی دقیق قابل مطابقت نیست.
جیانگ و پرنگ پمپ‌های پره‌ای و دنده‌ای را با استفاده از مش‌های ساختاریافته چهار ضلعی، شش ضلعی و چند وجهی شبیه سازی کردند [5] آن‌ها فشار جو را در ورودی پمپ و افزایش پمپ (50-100 PSI) در خروجی را تعیین کردند. پمپ‌ها با سرعتی از 500 تا 6000 دور در دقیقه شبیه سازی شدند. از رابط کشویی برای ترکیب مش متحرک و تغییر شکل دهنده پمپ‌ها با مشبک ثابت در قسمت‌های دیگر پمپ استفاده شد. آن‌ها توانستند بازده حجمی را با نتایج تجربی مطابقت دهند.
مقادیر گشتاور محاسباتی در سرعت‌های پایین (زیر 2200 دور در دقیقه) و بیش از حد در سرعت‌های بالا (بالاتر از 2200 دور در دقیقه) پیش بینی شده بود. نویسندگان نتیجه گرفتند که حفره‌های حفره‌ای در نتایج آزمایشی مشاهده شده باعث اختلاف در مقادیر گشتاور می‌شود. مطالعات دیگر از عناصر مش شش ضلعی و مدل استاندارد تلاطم k-to برای شبیه سازی پمپ‌های روغن پره و چرخ دنده در گیربکس‌های اتوماتیک استفاده کردند [6]. دامنه کار از این مطالعات ادبیات در حال آماده سازی تنظیمات آزمایشی برای تولید داده‌های تجربی در دورهای مختلف پمپ دنده است.
مدل سازی پمپ دنده‌ای و استفاده از آن برای تجزیه و تحلیل دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) برای تولید داده‌های محاسباتی و اعتبار سنجی با استفاده از داده‌های آزمایش فیزیکی. برای دستیابی به فشار عملیاتی با همان تنظیمات پیکربندی برای تأمین در دستگاه پانچ. برای بررسی عملکرد پمپ انتخاب شده با سرعت مختلف موتور.
دیدگاهتان را بنویسید
می خواهید در گفت و گو شرکت کنید؟خیالتان راحت باشد :)