Parametrisches Optimierungsverfahren für Reibscheiben von hydroviskosen Kupplungen

Diese Studie konzentrierte sich auf das Reibungstempo des Designs für hydrovaskuläre Kratzer. Ziel ist es, eine hohe Tuck-Transmission zu erreichen und gleichzeitig die Ölfilmtemperaturen zu senken. In unserer Studie wurde eine Optimierungsmethode entwickelt, die Front-Assays und die Reaktionsoberflächenmethode für das Design der Reibplattenstruktur kombiniert.

Die Methode ist auf Reibscheiben mit verschiedenen Einstellungen anwendbar und bietet Vielseitigkeit und Effizienz. Öffnen Sie zunächst die Workbench-Workstation und ziehen Sie die Geometrie aus der Toolbox, den Komponentensystemen und der Geometrie in den Schaltplanbereich des Projekts. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Geometrie, wählen Sie Geometriemodell importieren, um das fertige Modell zu importieren, und klicken Sie, um das Geometriemodell in der Raumforderung zu bearbeiten.

Klicken Sie in der Symbolleiste für Raumansprüche auf Reparieren und wählen Sie dann zusätzliche Kanten und geteilte Kanten aus, um die Reparatur abzuschließen und die betroffenen Trennlinien zusammenzuführen. Klicken Sie dann auf Design und Auswahl, in Auswahl. Wählen Sie die innere Fläche des Modells aus, und klicken Sie in der Gruppe auf NS erstellen, und nennen Sie sie Inlet.

Klicken Sie auf die gleiche Weise auf die äußere Oberfläche und nennen Sie sie Steckdose. Klicken Sie dann auf die glatte untere Wandfläche und nennen Sie diese B als Wandfläche, an der der Ölfilm auf den passiven Reibbelag trifft. Markieren Sie alle unbenannten Flächen, und nennen Sie sie Z als die rotierende Wandfläche, an der der Ölfilm den aktiven Reibbelag berührt.

Beenden Sie nun space claim, und speichern Sie die Datei, um die Vorverarbeitung des Modells abzuschließen. Ziehen Sie in der Workbench-Workstation fluent aus den Toolbox-Komponentensystemen und fluent in den Projektschemaplanbereich, in dem die Geometrie hinzugefügt wurde. Klicken Sie auf Geometrie und ziehen Sie die Maus auf das Netz im Fluent-Projekt, um dessen Netzmodul mit den Upstream-Daten der Geometrie zu verknüpfen.

Doppelklicken Sie, um das Netz zu öffnen, und wählen Sie die wasserdichte Geometrie für die Netzpartitionierung aus. Folgen Sie dann dem Arbeitsablauf Schritt für Schritt, um das Geometriemodell zu importieren und die lokale Größenanpassung hinzuzufügen. Klicken Sie auf Oberflächennetz generieren. Legen Sie die Mindestgröße auf 0,3 Millimeter, die Maximalgröße auf acht Millimeter und den Krümmungsnormwinkel auf 10 fest.

Nachdem Sie diese Parameter festgelegt haben, klicken Sie auf Oberflächennetz generieren. Überprüfen Sie die Qualität des Oberflächennetzes, indem Sie mit der rechten Maustaste auf das generierte Oberflächennetz klicken und Verbesserte Oberflächennetzqualität einfügen auswählen. Legen Sie die minimale Netzqualität auf 0,7 fest, und klicken Sie auf OK, um die Verbesserung abzuschließen.

Klicken Sie auf Geometriemodell beschreiben. Auswählen des Geometriemodells, das ausschließlich aus einem fließenden Bereich ohne Lücken besteht, wobei die anderen Optionen sequenziell auf ihren Standardeinstellungen belassen werden. Klicken Sie auf Geometriestruktur beschreiben und Einstellungen für den Bereichstyp aktualisieren, wobei die Standardeinstellungen beibehalten und der Vorgang abgeschlossen werden soll.

Klicken Sie auf Grenzschicht hinzufügen, und wählen Sie drei für die Anzahl der Layer aus, während die anderen Einstellungen auf den Standardeinstellungen beibehalten werden. Klicken Sie auf Volumennetz generieren und fügen Sie eine verbesserte Volumennetzqualität ein, um sicherzustellen, dass die Qualität 0,12 überschreitet. Klicken Sie nach dem Generieren des Netzes auf Zur Lösung wechseln und warten Sie, bis die Gitterpartitionierung und der Import in das Analysemodul abgeschlossen sind.

Wechseln Sie von der Netzpartitionierung in den Solver-Modus. Sobald das Netz fertig geladen ist, klicken Sie im allgemeinen Menü auf Prüfen, um die Wirksamkeit des Finite-Elemente-Modells zu validieren, und prüfen Sie, ob das Netz ein negatives Volumen aufweist. Öffnen Sie die Energiegleichung in den Modelleinstellungen.

Rufen Sie die Benutzeroberfläche für die Einstellungen des Viscous-Modells auf. Wählen Sie das laminare Modell aus und aktivieren Sie die Option für die viskose Erwärmung. Ändern Sie die Materialparameter entsprechend den Eigenschaften der beiden bereitgestellten Materialien, indem Sie das flüssige Material mit der Bezeichnung Luft und das feste Material mit der Bezeichnung Aluminium anpassen.

Klicken Sie auf Randbedingungen. Wählen Sie die aktive Wandfläche des Reibbelags mit dem Namen Z aus.Klicken Sie auf die Impulseinstellungen und stellen Sie sie als rotierende Wandfläche mit 100 Bogenmaßen pro Sekunde um die Y-Achse ein, wobei kein Schlupf vorhanden ist. Klicken Sie auf Randbedingungen.

Wählen Sie die passive Reibungsbelag-Wandoberfläche mit dem Namen B aus.Klicken Sie auf die Impulseinstellungen und stellen Sie sie als stationäre Wandoberfläche mit der transparenten Bedingung "Kein Schlupf" ein. Legen Sie die energieübertragungsbezogenen Randbedingungen über die Systemkopplung fest. Legen Sie als Nächstes die Randbedingungen für den Ausgang fest, indem Sie den Ausgang auswählen und ihn auf den Druckausgang mit einem Überdruck von Null einstellen.

Legen Sie die Einlassrandbedingungen fest, indem Sie Einlass auswählen, und stellen Sie ihn auf Einlassgeschwindigkeit mit einer Strömungsgeschwindigkeit von einem Meter pro Sekunde und einer Einlasstemperatur von 30 Grad Celsius ein. Klicken Sie auf die Lösungseinstellungen. Wählen Sie den simplec-Algorithmus für die Lösungsmethode aus.

Wählen Sie das Upwind-Format erster Ordnung für Impuls und Energie und behalten Sie die Restwerte bei. Legen Sie den Zustand des Rechenbereichs zum Anfangsmoment mit einer Anfangstemperatur von 26 Grad Celsius, einem Druck von null Pascal und einer Geschwindigkeit von null in X-, Y- und Z-Richtung fest. Legen Sie die Anzahl der Iterationen auf 300 fest.

Klicken Sie auf Berechnen und warten Sie auf die Ergebnisse. Sobald die Berechnungen abgeschlossen sind, klicken Sie auf Ergebnisse, gefolgt von Berichten und Flüssen. Wählen Sie den Massendurchfluss und die Flussströme aus und überprüfen Sie die Einlass- und Auslasswerte, um sicherzustellen, dass der Fehler weniger als 0,1 % beträgt. Analysieren Sie die Ergebnisse, indem Sie auf Ergebnisse klicken, gefolgt von Berichten und Kräften, indem Sie das Drehmoment um die Y-Achse für die Wandfläche B auswählen und den viskosen Wert als das reine Drehmoment des Ölfilms interpretieren.

Beenden Sie nun das Modul zur Berechnung des Flüssigkeitsflusses. Ziehen Sie Ergebnisse aus Toolbox-Komponentensystemen und -Ergebnissen in den Projektschema, in dem die Simulation abgeschlossen ist. Verknüpfen Sie dann die Lösung mit dem Ergebnismodul.

Geben Sie die Ergebnisse ein, klicken Sie auf Rechner, wählen Sie Funktion Rechner, um die durchschnittliche Temperatur des Ölfilms zu ermitteln, und klicken Sie auf Berechnen, um das Ergebnis zu erhalten. Klicken Sie in der Design-Experten-Software auf Neues Design. Aktivieren Sie unter Antwortfläche das Kontrollkästchen Ben Ken, um ein zweistufiges Optimierungsmodell mit drei Faktoren zu erstellen.

Klicken Sie auf numerische Faktoren, um drei Faktoren auszuwählen: die Anzahl der radialen Ölrillen im Reibbelag, die Tiefe der Rillen und die Bogenlänge der Ölrillen. Füllen Sie dann die entsprechende Tabelle aus. Tragen Sie die aus der Analyse der drei Einflussfaktoren erhaltenen hohen und niedrigen Werte in die entsprechende Tabelle ein.

Stellen Sie die Mittelpunkte pro Block auf fünf ein und klicken Sie dann auf den nächsten Schritt, um die Antwortvariablen auf zwei zu ändern, nämlich das vom Ölfilm übertragene Drehmoment und die durchschnittliche Temperatur des Ölfilms. Klicken Sie auf Fertigstellen, um 17 Sätze von Zufallsstichprobenpunkten zu generieren. Wiederholen Sie den Simulationsanalyseprozess, um das übertragene Drehmoment und die durchschnittliche Temperatur des Ölfilms nach der Rekombination zu erhalten.

Führen Sie die vorhergesagten Variablen A, B und C der drei Einflusskombinationen mit den simulierten Ergebnissen zusammen, um eine neue Variablentabelle zu bilden. Wählen Sie dann quadratisch für die Prozessreihenfolge im Modell aus. Wählen Sie Polynom als Modelltyp aus, und behalten Sie die anderen Standardeinstellungen bei.

Berechnen Sie nach dem Erstellen des Reaktionsflächenmodells sowohl das Drehmoment als auch die Durchschnittstemperatur. Führen Sie eine Fehleranalyse des Modells durch, indem Sie auf Variantenanalyse klicken und die R-Quadrat- und ADEC-Genauigkeitswerte in der Anpassungsstatistik analysieren, um die Einhaltung der Normen zu überprüfen. Klicken Sie auf Optimierung, gefolgt von numerisch und Kriterien, wobei die Bereiche für die drei Einflussfaktoren unverändert bleiben.

Klicken Sie dann auf Lösungen, um das maximale Drehmoment und die minimale Durchschnittstemperatur für die ungefähren Werte zu finden. Berechnen Sie die Ergebnisse für verschiedene Arrays, und bezeichnen Sie Kombination eins als optimale Lösung für das Modell. Durch den Modellierungs- und Simulationsprozess wurden Parameter der Reibplattenrillen identifiziert und optimiert, die die Ölfilmtemperatur und das übertragene Drehmoment maßgeblich beeinflussen.

Mit zunehmender Anzahl der radialen Ölrillen nimmt das übertragene Drehmoment ab, die durchschnittliche Ölfilmtemperatur sinkt entsprechend. In ähnlicher Weise führte die Erhöhung der Rillentiefe, der Bogenlänge der radialen Rillen und der Anzahl der umlaufenden Ölrillen zu einer ähnlichen Verringerung des übertragenen Drehmoments und zu einer deutlichen Abnahme der durchschnittlichen Ölfilmtemperatur in unterschiedlichem Ausmaß. Drei repräsentative Rillenstrukturen erzeugten unterschiedliche Temperaturverteilungen des Ölfilms, mit deutlichen Unterschieden in den Hochtemperaturzonen des Außenrings.

Das Reaktionsoberflächenmodell für die durchschnittliche Ölfilmtemperatur und das durchschnittliche Drehmoment zeigte eine gute Übereinstimmung zwischen den vorhergesagten und den tatsächlichen Werten. Die Wechselwirkung von radialer Nutzahl und Nuttiefe ergab eine geneigte Oberfläche für das Drehmomentverhalten, während die Wechselwirkung von Nuttiefe und Lichtbogenlänge einen steileren Gradienten zeigte. Die Wechselwirkung zwischen radialer Rillenzahl und Rillentiefe erzeugte einen allmählichen Gradienten der durchschnittlichen Ölfilmtemperatur, während die Wechselwirkung zwischen Rillentiefe und Lichtbogenlänge zu einem schärferen Farbübergang führte.