Método de diseño de optimización paramétrica para placas de fricción de embragues hidroviscosos

Este estudio se centró en el ritmo de fricción de diseño para el rayado hidrovascular. Apunte a lograr una transmisión de alto pliegue mientras reduce las temperaturas de la película de aceite. Nuestro estudio desarrolló un método de optimización, combinando ensayos frontales y la metodología de superficie de respuesta para el diseño de estructuras de placas de fricción.

El método es aplicable a placas de fricción de varios ajustes, ofreciendo versatilidad y eficiencia. Para empezar, abra la estación de trabajo del área de trabajo y arrastre la geometría desde la caja de herramientas, los sistemas de componentes y la geometría al área esquemática del proyecto. Haga clic con el botón derecho en la geometría, seleccione importar modelo de geometría para importar el modelo completo y haga clic para editar el modelo de geometría en la reclamación de espacio.

En la barra de herramientas de reclamación de espacio, haga clic en reparar, luego seleccione bordes adicionales y bordes divididos para completar la reparación, fusionando las líneas de división afectadas. Luego haga clic en diseño y selección, en selección. Seleccione la superficie interior del modelo y haga clic en crear NS en el grupo, asignándole el nombre de entrada.

Usando el mismo proceso, haga clic en la superficie exterior y asígnele el nombre salida. Luego haga clic en la superficie lisa de la pared inferior y asígnele el nombre B como la superficie de la pared, donde la película de aceite entra en contacto con la almohadilla de fricción pasiva. Seleccione todas las superficies sin nombre y asígneles el nombre Z como la superficie de la pared giratoria donde la película de aceite entra en contacto con la almohadilla de fricción activa.

Ahora, salga de la notificación de espacio y guarde el archivo para completar el preprocesamiento del modelo. En la estación de trabajo del área de trabajo, arrastre fluent desde los sistemas de componentes de la caja de herramientas y fluent hasta el área esquemática del proyecto donde se ha agregado la geometría. Haga clic en geometría y arrastre el mouse a la malla en el proyecto fluido para vincular su módulo de malla a los datos aguas arriba de la geometría.

Haga doble clic para abrir la malla y seleccione geometría hermética para la partición de malla, luego siga el flujo de trabajo paso a paso para importar el modelo de geometría y agregar el tamaño local. Haga clic en generar malla de superficie. Establezca el tamaño mínimo en 0,3 milímetros, el tamaño máximo en ocho milímetros y el ángulo de la norma de curvatura en 10.

Después de establecer estos parámetros, haga clic en generar la malla de superficie. Compruebe la calidad de la malla de superficie haciendo clic con el botón derecho en la malla de superficie generada y seleccionando insertar una calidad de malla de superficie mejorada. Establezca la calidad mínima de la malla en 0,7 y haga clic en Aceptar para completar la mejora.

Haga clic en describir modelo de geometría. Seleccionar el modelo de geometría como si consistiera únicamente en una región fluida sin huecos, manteniendo otras opciones en sus valores predeterminados secuencialmente. Haga clic en describir la estructura de geometría y actualice la configuración del tipo de región, manteniendo la configuración predeterminada y completando el proceso.

Haga clic en agregar capa de límite, seleccionando tres para el número de capas y manteniendo otras configuraciones en sus valores predeterminados. Haga clic en generar malla de volumen e inserte una calidad de malla de volumen mejorada para asegurarse de que su calidad supere 0,12. Después de generar la malla, haga clic en cambiar a solución y espere a que se complete la partición de malla y la importación al módulo de análisis.

Cambie de partición de malla al modo de resolución. Una vez que la malla haya terminado de cargarse, haga clic en verificar en el menú general para validar la efectividad del modelo de elementos finitos y verifique si la malla tiene algún volumen negativo. Abra la ecuación de energía en la configuración del modelo.

Ingrese a la interfaz de configuración del modelo viscoso. Seleccione el modelo laminar y habilite la opción de calentamiento viscoso. Modifique los parámetros del material de acuerdo con las propiedades de los dos materiales proporcionados, ajustando el material líquido llamado aire y el material sólido llamado aluminio.

Haga clic en condiciones de contorno. Seleccione la superficie de pared de la almohadilla de fricción activa, llamada Z.Haga clic en la configuración de impulso y configúrela como una superficie de pared giratoria a 100 radianes por segundo alrededor del eje Y con una condición de deslizamiento transparente. Haga clic en condiciones de contorno.

Seleccione la superficie de pared de la almohadilla de fricción pasiva, llamada B.Haga clic en la configuración de impulso y configúrela como una superficie de pared estacionaria con una condición de deslizamiento transparente. Establezca las condiciones de contorno relacionadas con la transferencia de energía a través del acoplamiento del sistema. A continuación, establezca las condiciones de contorno de salida seleccionando salida, configurándola en salida de presión con una presión manométrica de cero.

Establezca las condiciones de contorno de la entrada seleccionando entrada, configurándola en velocidad de entrada con una velocidad de flujo de un metro por segundo y una temperatura de entrada de 30 grados centígrados. Haga clic en la configuración de la solución. Seleccione el algoritmo simplec para el método de solución.

Elija el formato de ceñida de primer orden para el impulso y la energía y mantenga los valores residuales por defecto. Establezca el estado del dominio computacional en el momento inicial con una temperatura inicial de 26 grados Celsius, presión de cero pascales y velocidad cero en las direcciones X, Y y Z. Establezca el número de iteraciones en 300.

Haga clic en calcular y espere los resultados. Una vez completados los cálculos, haga clic en resultados seguidos de informes y flujos. Seleccione el caudal másico y los flujos y verifique los valores de entrada y salida para asegurarse de que el error sea inferior al 0.1%Analice los resultados haciendo clic en los resultados, seguido de informes y fuerzas, seleccionando el par alrededor del eje Y para la superficie de la pared B e interprete el valor viscoso como el par puro de la película de aceite.

Ahora, salga del módulo de cálculo de flujo de fluidos. Arrastre los resultados de los sistemas de componentes de la caja de herramientas y los resultados al esquema del proyecto donde se completa la simulación. A continuación, vincule la solución al módulo de resultados.

Ingrese los resultados, haga clic en calculadoras, seleccione la función calculadora para resolver la temperatura promedio de la película de aceite y haga clic en calcular para obtener el resultado. En el software experto en diseño, haga clic en nuevo diseño. En superficie de respuesta, seleccione la casilla Ben Ken para establecer un modelo de optimización de tres factores y dos niveles.

Haga clic en factores numéricos para seleccionar tres factores, el número de ranuras de aceite radiales en la almohadilla de fricción, la profundidad de las ranuras y la longitud del arco de las ranuras de aceite. Luego complete la tabla correspondiente. Introduzca los valores de nivel alto y bajo obtenidos del análisis de los tres factores influyentes en la tabla correspondiente.

Establezca los puntos centrales por bloque en cinco, luego haga clic en el siguiente paso para cambiar las variables de respuesta a dos, que son el par transmitido por la película de aceite y la temperatura promedio de la película de aceite. Haga clic en finalizar para generar 17 conjuntos de puntos de muestreo aleatorios. Repita el proceso de análisis de simulación para obtener el par transmitido y la temperatura promedio de la película de aceite después de la recombinación.

Combine las variables predichas A, B y C de las tres combinaciones de influencia con los resultados simulados para formar una nueva tabla de variables. A continuación, seleccione cuadrático para el orden de proceso en el modelo. Elija polinomio para el tipo de modelo y mantenga otras configuraciones predeterminadas.

Después de establecer el modelo de superficie de respuesta, calcule tanto el par como la temperatura promedio. Realice un análisis de errores del modelo haciendo clic en análisis de variantes y analizando los valores de precisión R cuadrado y adec en las estadísticas de ajuste, para verificar el cumplimiento de los estándares. Haga clic en optimización, seguido de numérico y criterios, manteniendo sin cambios los rangos de los tres factores que influyen.

A continuación, haga clic en soluciones para encontrar el par máximo y la temperatura media mínima para los valores aproximados. Calcule los resultados para diferentes matrices, etiquetando la combinación uno como la solución óptima para el modelo. El proceso de modelado y simulación identificó y optimizó los parámetros de la ranura de la placa de fricción que influyen significativamente en la temperatura de la película de aceite y el par transmitido.

El par transmitido disminuye a medida que aumenta el número de ranuras de aceite radiales, pero la temperatura promedio de la película de aceite disminuye en consecuencia. De manera similar, el aumento de la longitud del arco de profundidad de la ranura de las ranuras radiales y el número de ranuras de aceite circunferenciales, causó una reducción similar en el par transmitido y una marcada disminución en la temperatura promedio de la película de aceite en diferentes grados. Tres estructuras de ranura representativas produjeron distribuciones distintas de la temperatura de la película de aceite, con diferencias notables en las zonas de alta temperatura del anillo exterior.

El modelo de superficie de respuesta para la temperatura y el par promedio de la película de aceite mostró una buena alineación entre los valores previstos y reales. La interacción del número de ranuras radiales y la profundidad de las ranuras produjo una superficie inclinada para la respuesta de torque, mientras que la interacción de la profundidad de la ranura y la longitud del arco mostró un gradiente más pronunciado. La interacción del número de ranuras radiales y la profundidad de las ranuras creó un gradiente gradual en la temperatura promedio de la película de aceite, mientras que la interacción de la profundidad de la ranura y la longitud del arco produjo una transición de color más nítida.