Metodo di progettazione per l'ottimizzazione parametrica delle piastre di attrito delle frizioni idroviscose

Questo studio si è concentrato sul ritmo di attrito di progettazione per il graffio idrovascolare. Mira a ottenere un'elevata trasmissione dell'incastro riducendo le temperature del film d'olio. Il nostro studio ha sviluppato un metodo di ottimizzazione, combinando saggi frontali e la metodologia della superficie di risposta per la progettazione della struttura della piastra di attrito.

Il metodo è applicabile alla piastra di attrito di varie impostazioni, offrendo versatilità ed efficienza. Per iniziare, aprire la workstation dell'ambiente di lavoro e trascinare la geometria dalla casella degli strumenti, dai sistemi di componenti e dalla geometria nell'area dello schema del progetto. Fare clic con il pulsante destro del mouse sulla geometria, selezionare Importa modello geometrico per importare il modello completato e fare clic per modificare il modello geometrico nella rivendicazione spaziale.

Nella barra degli strumenti di rivendicazione dello spazio, fare clic su Ripara, quindi selezionare bordi aggiuntivi e dividere i bordi per completare la riparazione, unendo le linee di divisione interessate. Quindi fare clic su design e selezione, in selezione. Selezionate la superficie interna del modello e fate clic su Crea NS (Create NS) nel gruppo, assegnandole il nome Inlet.

Utilizzando lo stesso processo, fare clic sulla superficie esterna e denominarla uscita. Quindi fare clic sulla superficie liscia della parete inferiore e denominarla B come superficie della parete, dove il film d'olio entra in contatto con il cuscinetto di attrito passivo. Selezionate tutte le superfici senza nome e denominatele Z come superficie della parete rotante in cui il film d'olio entra in contatto con la pastiglia di attrito attiva.

A questo punto, uscire dalla richiesta di spazio e salvare il file per completare la pre-elaborazione del modello. Nella stazione di lavoro dell'ambiente di lavoro, trascinare fluent dai sistemi di componenti della casella degli strumenti e fluente nell'area dello schema del progetto in cui è stata aggiunta la geometria. Fare clic su geometria e trascinare il mouse sulla mesh nel progetto Fluent per collegare il suo modulo mesh ai dati a monte della geometria.

Fare doppio clic per aprire la mesh e selezionare la geometria a tenuta stagna per il partizionamento della mesh, quindi seguire il flusso di lavoro passo dopo passo per importare il modello geometrico e aggiungere il dimensionamento locale. Fare clic su Genera mesh di superficie. Impostate la dimensione minima su 0,3 millimetri, la dimensione massima su otto millimetri e l'angolo di curvatura normale su 10.

Dopo aver impostato questi parametri, fare clic su genera la mesh di superficie. Controllare la qualità della mesh di superficie facendo clic con il pulsante destro del mouse sulla mesh di superficie generata e selezionando Inserisci qualità mesh di superficie migliorata. Imposta la qualità minima della mesh su 0,7 e fai clic su OK per completare il miglioramento.

Fare clic su Descrivi modello geometrico. Selezione del modello geometrico come costituito esclusivamente da una regione fluida senza spazi vuoti, mantenendo le altre opzioni ai valori di default in sequenza. Fare clic su Descrivi struttura geometrica e aggiornare le impostazioni del tipo di regione, mantenendo le impostazioni di default e completando il processo.

Fare clic su Aggiungi layer limite, selezionando tre per il numero di layer mantenendo le altre impostazioni predefinite. Fare clic su Genera mesh di volume e inserire una qualità di mesh di volume migliorata per garantire che la qualità superi 0.12. Dopo aver generato la mesh, fare clic su Passa alla soluzione e attendere il completamento del partizionamento della mesh e dell'importazione nel modulo di analisi.

Passa dal partizionamento mesh alla modalità risolutore. Una volta terminato il caricamento della mesh, fare clic su verifica nel menu generale per convalidare l'efficacia del modello agli elementi finiti e verificare se la mesh ha un volume negativo. Apri l'equazione energetica nelle impostazioni del modello.

Accedi all'interfaccia delle impostazioni del modello viscoso. Selezionare il modello laminare e abilitare l'opzione di riscaldamento viscoso. Modificare i parametri del materiale in base alle proprietà dei due materiali forniti, regolando il materiale liquido denominato aria e il materiale solido denominato alluminio.

Fare clic su condizioni al contorno. Selezionare la superficie della parete della pastiglia di attrito attiva, denominata Z.Fare clic sulle impostazioni della quantità di moto e impostarla come superficie della parete rotante a 100 radianti al secondo attorno all'asse Y con una condizione di assenza di slittamento. Fare clic su condizioni al contorno.

Selezionare la superficie della parete del cuscinetto di attrito passivo, denominata B.Fare clic sulle impostazioni della quantità di moto e impostarla come superficie della parete fissa con una condizione di non slittamento. Impostare le condizioni al contorno relative al trasferimento di energia tramite l'accoppiamento del sistema. Quindi, impostare le condizioni al contorno dell'uscita selezionando l'uscita, impostandola sull'uscita della pressione con una pressione relativa pari a zero.

Impostare le condizioni al contorno di ingresso selezionando ingresso, impostandolo su velocità di ingresso con una velocità di flusso di un metro al secondo e una temperatura di ingresso di 30 gradi Celsius. Fare clic sulle impostazioni della soluzione. Selezionare l'algoritmo simplec per il metodo della soluzione.

Scegli il formato di bolina del primo ordine per la quantità di moto e l'energia e mantieni i valori residui predefiniti. Imposta lo stato del dominio computazionale al momento iniziale con una temperatura iniziale di 26 gradi Celsius, una pressione pari a zero pascal e una velocità pari a zero nelle direzioni X, Y e Z. Impostate il numero di iterazioni su 300.

Fai clic su Calcola e attendi i risultati. Una volta completati i calcoli, fare clic su risultati seguiti da report e flussi. Selezionare la portata massica e i flussi e controllare i valori di ingresso e uscita per assicurarsi che l'errore sia inferiore allo 0,1%Analizzare i risultati facendo clic su risultati, seguiti da report e forze, selezionando la coppia attorno all'asse Y per la superficie della parete B e interpretare il valore viscoso come la coppia pura dal film d'olio.

A questo punto, uscire dal modulo di calcolo del flusso del fluido. Trascinare i risultati dai sistemi di componenti della casella degli strumenti e i risultati nello schema del progetto in cui la simulazione è completa. Collegare quindi la soluzione al modulo dei risultati.

Immettere i risultati, fare clic su calcolatrici, selezionare la funzione calcolatrice per risolvere la temperatura media del film d'olio e fare clic su Calcola per ottenere il risultato. Nel software per esperti di design, fai clic su nuovo design. In superficie di risposta, selezionare la casella Ben Ken per stabilire un modello di ottimizzazione a tre fattori e due livelli.

Fare clic sui fattori numerici per selezionare tre fattori, il numero di scanalature radiali dell'olio nella pastiglia di attrito, la profondità delle scanalature e la lunghezza dell'arco delle scanalature dell'olio. Quindi compila la tabella corrispondente. Inserire i valori di livello alto e basso ottenuti dall'analisi dei tre fattori di influenza nella tabella corrispondente.

Imposta i punti centrali per blocco su cinque, quindi fai clic sul passaggio successivo per modificare le variabili di risposta a due, che sono la coppia trasmessa dal film d'olio e la temperatura media del film d'olio. Fare clic su Fine per generare 17 set di punti campione casuali. Ripetere il processo di analisi di simulazione per ottenere la coppia trasmessa e la temperatura media del film d'olio dopo la ricombinazione.

Unisci le variabili previste A, B e C delle tre combinazioni di influenza con i risultati simulati per formare una nuova tabella delle variabili. Quindi selezionare quadratico per l'ordine di processo nel modello. Scegli polinomiale per il tipo di modello e mantieni le altre impostazioni predefinite.

Dopo aver stabilito il modello della superficie di risposta, calcolare sia la coppia che la temperatura media. Condurre un'analisi degli errori del modello facendo clic sull'analisi delle varianti e analizzando i valori di precisione R al quadrato e adec nelle statistiche di adattamento, per verificare la conformità agli standard. Clicca su ottimizzazione, seguito da numeri e criteri, mantenendo invariati gli intervalli per i tre fattori di influenza.

Quindi fare clic su soluzioni per trovare la coppia massima e la temperatura media minima per i valori approssimativi. Calcola i risultati per diversi array, etichettando la combinazione uno come soluzione ottimale per il modello. Il processo di modellazione e simulazione ha identificato e ottimizzato i parametri della scanalatura della piastra di attrito che influenzano in modo significativo la temperatura del film d'olio e la coppia trasmessa.

La coppia trasmessa diminuisce all'aumentare del numero di scanalature radiali dell'olio, ma la temperatura media del film d'olio diminuisce di conseguenza. Allo stesso modo, l'aumento della profondità della scanalatura, della lunghezza dell'arco delle scanalature radiali e del numero di scanalature circonferenziali dell'olio, ha causato una riduzione simile della coppia trasmessa e una marcata diminuzione della temperatura media del film d'olio in misura diversa. Tre strutture di scanalature rappresentative hanno prodotto distribuzioni distinte della temperatura del film d'olio, con notevoli differenze nelle zone di alta temperatura dell'anello esterno.

Il modello della superficie di risposta per la temperatura media del film d'olio e la coppia ha mostrato un buon allineamento tra i valori previsti e quelli effettivi. L'interazione tra il numero di scanalatura radiale e la profondità della scanalatura ha prodotto una superficie inclinata per la risposta alla coppia, mentre l'interazione tra la profondità della scanalatura e la lunghezza dell'arco ha mostrato una pendenza più ripida. L'interazione tra il numero di scanalature radiali e la profondità della scanalatura ha creato un gradiente graduale nella temperatura media del film d'olio, mentre l'interazione tra la profondità della scanalatura e la lunghezza dell'arco ha prodotto una transizione cromatica più nitida.