Hydro-Viscous 클러치의 마찰판을 위한 파라메트릭 최적화 설계 방법

본 연구는 수혈관 스크래치에 대한 마찰 속도 설계에 초점을 맞췄다. 유막 온도를 낮추면서 높은 턱 투과율을 달성하는 것을 목표로 합니다. 본 연구는 마찰판 구조 설계를 위한 전면 분석과 반응면 방법론을 결합한 최적화 방법을 개발했습니다.

이 방법은 다양한 설정의 마찰판에 적용할 수 있어 다양성과 효율성을 제공합니다. 시작하려면 워크벤치 워크스테이션을 열고 도구 상자, 구성요소 시스템 및 형상에서 프로젝트 회로도 영역으로 형상을 드래그합니다. 형상을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 형상 모델 가져오기를 선택하여 완성된 모델을 가져오고 공간 클레임에서 형상 모델을 편집하려면 클릭합니다.

공간 소유권 주장 도구 모음에서 복구를 클릭한 다음 추가 가장자리와 분할 가장자리를 선택하여 복구를 완료하고 영향을 받는 분할 선을 병합합니다. 그런 다음 선택 항목에서 디자인 및 선택을 클릭합니다. 모델의 내부 서피스를 선택하고 그룹에서 NS 생성(create NS)을 클릭하고 이름을 inlet으로 지정합니다.

동일한 프로세스를 사용하여 외부 표면을 클릭하고 이름을 outlet으로 지정합니다. 그런 다음 매끄러운 하부 벽면을 클릭하고 유막이 수동 마찰 패드와 접촉하는 벽면으로 B로 이름을 지정합니다. 이름이 지정되지 않은 모든 표면을 선택하고 유막이 활성 마찰 패드와 접촉하는 회전 벽 표면으로 Z로 이름을 지정합니다.

이제 공간 클레임을 종료하고 파일을 저장하여 모델의 전처리를 완료합니다. 워크벤치 워크스테이션에서 Fluent를 도구 상자 구성요소 시스템에서 드래그하고 형상이 추가된 프로젝트 회로도 영역으로 Fluent를 드래그합니다. 지오메트리를 클릭하고 마우스를 Fluent 프로젝트의 메시로 드래그하여 메시 모듈을 지오메트리의 업스트림 데이터에 연결합니다.

메시를 두 번 클릭하여 열고 메쉬 분할을 위한 방수 형상을 선택한 다음 워크플로우에 따라 단계별로 형상 모델을 가져오고 로컬 크기를 추가합니다. 서피스 메쉬 생성을 클릭합니다. 최소 크기를 0.3mm로, 최대 크기를 8mm로, 곡률 노름 각도를 10으로 설정합니다.

이러한 매개변수를 설정한 후 표면 메쉬 생성을 클릭합니다. 생성된 표면 메쉬를 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 향상된 표면 메쉬 품질 삽입을 선택하여 표면 메쉬 품질을 확인합니다. 최소 메시 품질을 0.7로 설정하고 확인을 클릭하여 개선을 완료합니다.

형상 모델 설명을 클릭합니다. 간격이 없는 유체 영역으로만 구성된 형상 모델을 선택하고 다른 옵션은 순차적으로 기본값으로 유지합니다. 형상 구조 설명(Describe geomettry structure) 및 영역 유형 설정 업데이트(Update Region Type settings)를 클릭하고 기본 설정을 유지하고 프로세스를 완료합니다.

경계 레이어 추가를 클릭하고 레이어 수로 3개를 선택하고 다른 설정은 기본값으로 유지합니다. 볼륨 메시 생성(generate volume mesh) 을 클릭하고 개선된 볼륨 메시 품질을 삽입하여 품질이 0.12를 초과하도록 합니다. 메쉬를 생성한 후 솔루션으로 전환을 클릭하고 메쉬 파티셔닝이 완료되고 해석 모듈로 가져오기가 완료될 때까지 기다립니다.

메시 파티셔닝에서 솔버 모드로 전환합니다. 메쉬 로드가 완료되면 일반 메뉴에서 확인을 클릭하여 유한 요소 모델의 효율성을 검증하고 메쉬에 음의 부피가 있는지 확인합니다. 모델 설정에서 에너지 방정식을 엽니다.

점성 모델 설정 인터페이스로 들어갑니다. 층류 모델을 선택하고 점성 가열 옵션을 활성화합니다. 제공된 두 재료의 특성에 따라 재료 매개변수를 수정하고 공기라는 액체 재료와 알루미늄이라는 고체 재료를 조정합니다.

경계 조건을 클릭합니다. Z라는 활성 마찰 패드 벽면을 선택합니다. 운동량 설정을 클릭하고 미끄러짐 없는 순전한 조건으로 Y축을 중심으로 초당 100라디안으로 회전하는 벽면으로 설정합니다. 경계 조건을 클릭합니다.

B라는 수동 마찰 패드 벽면을 선택합니다. 운동량 설정을 클릭하고 미끄러지지 않는 조건의 고정된 벽면으로 설정합니다. 시스템 결합을 통해 에너지 전달 관련 경계 조건을 설정합니다. 그런 다음 출구를 선택하여 출구 경계 조건을 설정하고 게이지 압력이 0인 압력 출구로 설정합니다.

입구를 선택하고 초당 1미터의 유속과 섭씨 30도의 입구 온도로 속도 입구로 설정하여 입구 경계 조건을 설정합니다. 솔루션 설정을 클릭합니다. 해법에 대해 simplec 알고리즘을 선택합니다.

운동량과 에너지에 대한 1차 상향 형식을 선택하고 잔차 값을 기본값으로 유지합니다. 초기 온도가 섭씨 26도, 압력이 파스칼 0, X, Y, Z 방향의 속도가 0인 초기 순간의 계산 도메인의 상태를 설정합니다. 반복 횟수를 300으로 설정합니다.

계산을 클릭하고 결과를 기다립니다. 계산이 완료되면 결과를 클릭한 다음 보고서 및 플럭스를 클릭합니다. 질량 유량과 플럭스를 선택하고 입구 및 출구 값을 확인하여 오차가 0.1% 미만인지 확인합니다. 결과를 클릭한 다음 보고서와 힘을 클릭하고 벽면 B의 Y축 주변의 토크를 선택하고 점성 값을 유막의 순전한 토크로 해석하여 결과를 분석합니다.

이제 유체 흐름 계산 모듈을 종료합니다. Toolbox 구성요소 시스템의 결과를 시뮬레이션이 완료되는 프로젝트 회로도로 결과를 드래그합니다. 그런 다음 솔루션을 결과 모듈에 연결합니다.

결과를 입력하고 계산기를 클릭한 다음 함수 계산기를 선택하여 유막의 평균 온도를 풀고 계산을 클릭하여 결과를 얻습니다. 디자인 전문가 소프트웨어에서 새 디자인을 클릭합니다. 반응 표면에서 Ben Ken 상자를 선택하여 3요인, 2단계 최적화 모델을 설정합니다.

숫자 계수를 클릭하여 마찰 패드의 방사형 오일 홈 수, 홈의 깊이 및 오일 홈의 호 길이의 세 가지 요소를 선택합니다. 그런 다음 해당 테이블을 작성하십시오. 세 가지 영향 요인의 분석에서 얻은 높은 수준 및 낮은 수준 값을 해당 테이블에 입력합니다.

블록당 중심점을 5로 설정한 다음 다음 단계를 클릭하여 응답 변수를 유막에 의해 전달되는 토크와 유막의 평균 온도인 2로 변경합니다. 마침을 클릭하여 17개의 무작위 표본 점 세트를 생성합니다. 시뮬레이션 분석 과정을 반복하여 재결합 후 유막의 전달 토크와 평균 온도를 얻습니다.

세 가지 영향 조합의 예측 변수 A, B, C를 시뮬레이션된 결과와 병합하여 새 변수 테이블을 형성합니다. 그런 다음 모델의 공정 순서에 대해 2차를 선택합니다. 모델 유형에 대해 다항식을 선택하고 다른 설정은 기본값으로 유지합니다.

반응 표면 모델을 설정한 후 토크와 평균 온도를 모두 계산합니다. 변형 분석을 클릭하고 적합 통계에서 R 제곱 및 adec 정밀도 값을 분석하여 모델의 오류 분석을 수행하여 표준 준수를 확인합니다. 최적화를 클릭한 다음 수치 및 기준을 클릭하고 세 가지 영향 요인의 범위를 변경하지 않습니다.

그런 다음 솔루션을 클릭하여 대략적인 값에 대한 최대 토크와 최소 평균 온도를 찾습니다. 서로 다른 배열에 대한 결과를 계산하고 조합 1에 모형에 대한 최적 솔루션으로 레이블을 지정합니다. 모델링 및 시뮬레이션 프로세스는 유막 온도와 전달 토크에 큰 영향을 미치는 마찰판 홈 매개변수를 식별하고 최적화했습니다.

전달된 토크는 방사형 오일 홈의 수가 증가함에 따라 감소하지만 그에 따라 평균 유막 온도는 감소합니다. 유사하게, 방사형 홈의 홈 깊이 아크 길이와 원주 오일 홈의 수를 늘리면 전달 토크가 유사하게 감소하고 평균 유막 온도가 다양한 정도로 현저하게 감소했습니다. 세 가지 대표적인 홈 구조는 뚜렷한 유막 온도 분포를 생성했으며 외부 링의 고온 영역에서 눈에 띄는 차이가 있었습니다.

평균 유막 온도와 토크에 대한 반응 표면 모델은 예측값과 실제 값 사이에 양호한 정렬을 보여주었습니다. 방사형 홈 수와 홈 깊이의 상호 작용은 토크 응답을 위한 경사진 표면을 생성한 반면, 홈 깊이와 호 길이의 상호 작용은 더 가파른 기울기를 보였습니다. 방사형 홈 번호와 홈 깊이의 상호 작용은 평균 유막 온도에서 점진적인 기울기를 생성하는 반면, 홈 깊이와 아크 길이 상호 작용은 더 선명한 색상 전환을 생성했습니다.