Akademik tədqiqatlar, aydın dil

Verianla | Akademik Araştırmalardan Türkçe Ekonomi ve Bilim İçerikleri

27 sentyabr 2026, bazar
VERİANLAMüstəqil elmi yayımçılıq
Menyunu açın və ya bağlayın
...
Home / Tətbiqi Elmlər / Mühəndislik / CFD ilə Məlumatlandırılmış Sızma Xarakterizasiyası ilə Çoxgedişli Radial Porşenli Mühərrikin Dinamik Modelləşdirilməsi
Mühəndislik

CFD ilə Məlumatlandırılmış Sızma Xarakterizasiyası ilə Çoxgedişli Radial Porşenli Mühərrikin Dinamik Modelləşdirilməsi

Bu tədqiqat 10 porşenli və 8 kam loblu, 1248 cc/dev iş həcminə malik çoxgedişli radial porşenli hidravlik mühərrikin dinamik davranışını Amesim əsaslı 1B sistem modeli ilə Simerics MP+ əsaslı 3B CFD analizini birləşdirərək araşdırır.

12/08/2026  Veri Anla 18 baxış
CFD ilə Məlumatlandırılmış Sızma Xarakterizasiyası ilə Çoxgedişli Radial Porşenli Mühərrikin Dinamik Modelləşdirilməsi

Bu tədqiqat 10 porşenli və 8 kam loblu, 1248 cc/dev iş həcminə malik çoxgedişli radial porşenli hidravlik mühərrikin dinamik davranışını Amesim əsaslı birölçülü sistem modeli ilə Simerics MP+ əsaslı üçölçülü hesablama maye dinamikası (CFD) analizini birləşdirərək araşdırır. İşin əsas problemi distribyutor ilə silindr gövdəsi arasındakı yalnız 10 µm miqyaslı boşluqda yaranan sızmanın ənənəvi 1B sistem modellərində kifayət qədər təmsil edilə bilməməsidir. CFD analizi bu mikro boşluqdakı sızma davranışını müəyyən etmək üçün istifadə edilmiş, əldə edilən nəticə ekvivalent sızma funksiyasına çevrilərək Amesim modelinə ötürülmüşdür. Modeldə orta çıxış sərfi təxminən 59,1 L/dəq, porşenlərin yaratdığı fırlanma anı təxminən 6756 N·m, sürtünmə nəzərə alındıqda yük fırlanma anı təxminən 6109 N·m, həcm səmərəsi təxminən %96 və mexaniki səmərə təxminən %90 tapılmışdır. İstehsalçı kataloq fırlanma anları ilə müqayisədə orta xəta %1,6, maksimum xəta %5,3 kimi bildirilmişdir. Bununla belə, bu nəticələr CFD ilə kalibrlənmiş sistem simulyasiyasının performansını göstərir; model bütün iş şəraitlərinin birbaşa eksperimental doğrulaması kimi şərh edilməməlidir.

CFD həllində distribyutor–silindr gövdəsi boşluğundakı orta sızma təxminən 0,27 L/dəq kimi müəyyən edilmiş və bu dəyər Amesim sızma modelindəki ekvivalent xarici radiusun r2 = 10 mm kimi seçilməsində istifadə edilmişdir. Amesim nəticələrində porşen–silindr gövdəsi arasındakı digər sızma yolu təxminən 0,73 L/dəq hesablanmışdır. Beləliklə model sistem miqyasında sürətli işləyən 1B simulyasiya ilə yalnız yerli mikroaxın sahəsində istifadə olunan ətraflı 3B CFD-ni bir-birini tamamlayan iki qat kimi istifadə edir.

İşin mühüm başqa tapıntısı port zamanlaması ilə bağlıdır. Hər bir giriş və ya çıxış portunun effektiv açılma intervalı 10,96° hesablanarkən, tam doldurma–boşaltma ardıcıllığının 22,5°-lik bucaq addımı daxilində porşen kamerasının təxminən 0,58° boyunca həm girişdən, həm çıxışdan izolyasiya olunduğu interval yaranır. Simulyasiyada orta kamera təzyiqi təxminən 40 MPa olduğu halda bu qapalı fazanın xüsusilə aşağı ölü nöqtə yaxınlığında təxminən 70 MPa-lıq yerli təzyiq zirvəsinə səbəb ola bildiyi görülmüşdür. Bu tapıntı port həndəsəsi ilə kam profilinin yalnız orta səmərəyə deyil, təzyiq dalğalanmasına və fırlanma anı xarakteristikasına da təsir edə biləcəyini göstərir.

Türkiyə baxımından: Tədqiqat Türkiyədəki müəyyən mühərrik, iş şəraiti və ya sahə məlumatı üzərində aparılmamışdır. Bununla belə, CFD-dən əldə edilən mikro-sızma məlumatının sürətli sistem modelinə ötürülməsi yanaşması hidravlik ötürücü istifadə edən maşın və transmissiya sistemlərinin mühəndislik dizaynında qiymətləndirilə bilən üsul təqdim edir. Türkiyədə real tətbiqə ötürülərkən mühərrik həndəsəsi, istehsal toleransları, istifadə olunan hidravlik yağ, temperatur, iş təzyiqi, yük dövrü və real sızma ölçmələri ayrıca doğrulanmalıdır. Bu iş Türkiyədəki hər hansı hidravlik mühərrik üçün birbaşa %96 həcm və ya %90 mexaniki səmərə zəmanəti vermir.

Tədqiqatın əsas problemi nədir?

Radial porşenli mühərriklər aşağı sürətdə yüksək fırlanma anı yarada bilən hidravlik maşınlar olsa da, mühərrik daxilində kiçik boşluqlardan keçən axın xüsusilə həcm səmərəsinə birbaşa təsir edə bilər. Çoxgedişli quruluşda porşenlər kam halqasının lobları boyunca fasiləsiz irəli–geri hərəkət edərkən giriş və çıxış portlarının açılıb-bağlanması, porşen kameralarındakı təzyiq dəyişmələri və müxtəlif sızma yolları eyni vaxtda qarşılıqlı təsir göstərir.

Birölçülü sistem simulyasiyaları mühərrikin uzunmüddətli və bütöv dinamik davranışını nisbətən sürətlə hesablaya bilər. Bunun əksinə, distribyutor ilə silindr gövdəsi arasındakı mikrometr miqyaslı boşluqda üçölçülü axın strukturunun hamısını birbaşa həll etmək üçün uyğun deyil. CFD isə bu kiçik bölgələrdəki ətraflı axını həll edə bilər, lakin bütün hidravlik mühərrik və uzun zaman intervalı üçün istifadə edilməsi hesablama xərcini artırır. Tədqiqatın həll etməyə çalışdığı əsas mühəndislik sualı bu iki yanaşmanın üstünlüklərinin necə birləşdirilə biləcəyidir.

Araşdırılan mühərrikin həndəsəsi necədir?

Analiz edilən mühərrikin iş həcmi 1248 cc/dev-dir. Sistem 10 radial porşen və 8 loblu kam halqasından ibarətdir. İşdə verilən əsas nominal xüsusiyyətlər 40 MPa iş təzyiqi, 41 kW maksimum güc, 0,054 kg·m² ətalət momenti və 170 dev/dəq maksimum fırlanma sürətidir.

Mühərrik parametriDəyərVahid
İş həcmi1248cc/dev
İş təzyiqi40MPa
Maksimum güc41kW
Ətalət momenti0,054kg·m²
Maksimum fırlanma sürəti170dev/dəq
Porşen sayı10ədəd
Kam lobu sayı8ədəd

İşdəki kəsik və ox görünüşləri porşenlərin dairəvi şəkildə mühərrik gövdəsinə paylandığını və porşen uclarındakı diyircəklərin kam halqası boyunca hərəkət edərək radial xətti hərəkəti fırlanma anına çevirdiyini göstərir. Qarşılıqlı porşen cütləri 180° həndəsi mövqe fərqinə malikdir. Səkkiz loblu quruluş səbəbindən hər porşen bir mühərrik dövründə səkkiz gediş həyata keçirir. Qonşu porşenlər arasındakı effektiv faza fərqi isə 9° hesablanmışdır.

Faza fərqi işdə aşağıdakı münasibətlə müəyyən edilir:

\[ k=\frac{360^\circ\,m}{N_LN_P} \]

Burada \(N_L\) kam loblarının sayını, \(N_P\) porşen sayını və \(m\) bu iki ədədin ən böyük ortaq bölənini təmsil edir. \(N_L=8\), \(N_P=10\) və \(m=2\) üçün nəticə 9°-dir.

Sinusoidal kam profili niyə vacibdir?

Porşenin radial mövqeyi kam halqasının fırlanma bucağından asılıdır. İşdə kam profili sinusoidal funksiya ilə təmsil edilmiş, porşen diyircəklərinin mövqeyi, sürəti və moment qolu bu həndəsi münasibətdən çıxarılmışdır. Mühərrik fırlanma anı daha sonra hər porşen üzərindəki hidravlik qüvvə ilə müvafiq moment qolunun birləşməsindən hesablanmışdır.

Porşen diyircəyinin əsas radial mövqe münasibəti işdə belə verilir:

\[ \rho(\phi)=d_{\min}+\frac{c}{2} \left[ 1-\cos\left( \frac{\pi(\phi-\phi_a)}{\phi_b-\phi_a} \right) \right] \]

Burada \(d_{\min}\) aşağı ölü nöqtədə minimum radial məsafəni, \(c=d_{\max}-d_{\min}\) porşen gedişini və \(\phi\) kam üzərində bucaq mövqeyini bildirir. Mühərrik həndəsəsində maksimum porşen mövqeyi 111,3 mm, minimum porşen mövqeyi 97,8 mm, diyircək radiusu 5,75 mm, port radiusu 4,25 mm və distribyutor radiusu 44,5 mm-dir.

Portların açılma sahəsi necə modelləşdirilib?

Hidravlik axının porşen kamerasına girib-çıxa bilməsi üçün fırlanan silindr gövdəsindəki port ilə sabit distribyutordakı port həndəsi olaraq üst-üstə düşməlidir. Tədqiqatçılar bu üst-üstə düşməni iki dairəvi portun kəsişmə sahəsi ilə riyazi şəkildə müəyyən etmişlər.

Distribyutor və silindr portlarının radiusları bərabər qəbul edilərək \(R_p=4,25\) mm və distribyutor mərkəzi radiusu \(R_d=44,5\) mm istifadə edilmişdir. Bu həndəsə üçün effektiv port açılma intervalı:

\[ 0^\circ \leq \theta \leq 2\sin^{-1}\left(\frac{R_p}{R_d}\right) =10,96^\circ \]

kimi tapılmışdır. Bu rəqəm sonradan porşen kamerasına giriş və çıxış axınının hansı bucaqlarda bağlanacağını müəyyən edən Amesim funksiyalarına ötürülmüşdür.

Sızma niyə iki ayrı yolla modelləşdirilib?

İş mühərrik daxilində sızmanı iki əsas yola ayırır: porşen ilə silindr gövdəsi arasındakı sızma və distribyutor ilə silindr gövdəsi arasındakı sızma.

Porşen–silindr arasındakı boşluq silindrik həndəsə yaratdığı üçün laminar halqa boşluğu axını yanaşması istifadə edilmişdir:

\[ Q= \frac{\Delta P}{12\mu L} r_c^3\pi d_p \]

Burada \(Q\) sızma sərfini, \(\Delta P\) iki bölgə arasındakı təzyiq fərqini, \(\mu\) dinamik özlülüyü, \(L\) təmas uzunluğunu, \(r_c\) boşluğu və \(d_p\) porşen diametrini təmsil edir. Münasibətdə boşluğun kubunun olması kiçik boşluq dəyişmələrinin sızmaya niyə güclü təsir göstərə biləcəyinin riyazi əsasını göstərir.

Distribyutor ilə silindr gövdəsi arasındakı sızma isə hidrostatik yataq yanaşması ilə:

\[ Q= \frac{\pi h^3\Delta P} {6\mu\ln(r_2/r_1)} \]

şəklində modelləşdirilmişdir. Buradakı əsas çətinlik distribyutorda çoxlu port olduğu üçün mürəkkəb real axının tək analitik xarici radiusla birbaşa təmsil edilə bilməməsidir. Tədqiqatçılar buna görə \(r_2\) dəyərindən fiziki tək-port radiusu kimi deyil, bütün sızma sahəsinin davranışını təmsil edən ekvivalent toplulaşdırılmış parametr kimi istifadə etmişlər.

CFD ilə 1B model necə əlaqələndirilib?

Distribyutor–silindr gövdəsi arasındakı ətraflı sızma sahəsi Simerics MP+ ilə üçölçülü modelləşdirilmişdir. CFD şəbəkəsində boşluq hündürlüyü 10 µm-dir və bu dar sahədə boşluq boyunca beş şəbəkə qatı istifadə edilmişdir. Yekun analiz üçün seçilən Case 2 şəbəkəsi 296.372 hüceyrə və 390.863 düyün ehtiva edir.

İş mayesi ISO VG 46 hidravlik yağıdır və işləmə temperaturu 323 K qəbul edilmişdir. CFD sərhəd şərtlərində giriş təzyiqi 40 MPa, çıxış təzyiqi 0,1 MPa və fırlanma sürəti 49 dev/dəq-dir. Maye həmçinin \(9\times10^{-5}\) sabit qaz kütlə nisbətinə malik homogen qaz–maye qarışığı kimi modelləşdirilmişdir.

Dinamik özlülük təzyiqdən asılı qəbul edilmiş və Barus münasibəti tətbiq olunmuşdur:

\[ \mu=\mu_0\exp(\alpha P) \]

Burada istinad özlülüyü \(\mu_0=0,02407\) Pa·s və təzyiq–özlülük əmsalı \(\alpha=1,9\times10^{-8}\) Pa−1-dir. Keçici CFD həllində nümunələmə/zaman addımı 0,0001 s və ümumi simulyasiya müddəti 2 s kimi verilmişdir.

Verianla Live: CFD məlumatının sistem modelinə ötürülməsi

Bu proses işdə istifadə olunan modelləşdirmə zəncirini xülasə edir. Mərhələlər mənbə işdəki real metod ardıcıllığına əsaslanır; animasiya müddəti fiziki təcrübə müddəti deyil.

MərhələAçıqlamaMənbə
1. Mühərrik həndəsəsi1248 cc/dev mühərrik; 10 porşen, 8 kam lobu və əsas həndəsi parametrlər müəyyən edildi.Şəkil 1–3, Cədvəl 1–2
2. Riyazi modelPorşen–kam kinematikası, moment qolu, port üst-üstə düşmə sahəsi və sızma tənlikləri yaradıldı.Tənlik 1–29
3. Yerli CFD modeliDistribyutor–silindr gövdəsi arasındakı 10 µm boşluq Simerics MP+ ilə üçölçülü həll edildi.Şəkil 10–14
4. Şəbəkə müstəqilliyiYekun şəbəkə kimi 296.372 hüceyrəli Case 2 seçildi.Cədvəl 5
5. Sızmanın ekvivalentləşdirilməsiCFD-də təxminən 0,27 L/dəq kimi verilən orta sızma Amesim modelinə ötürüləcək şəkildə r₂ = 10 mm ekvivalent parametrinə çevrildi.Şəkil 14 və nəticələr
6. Sistem simulyasiyası və doğrulamaAmesim modeli ilə sərf, fırlanma anı, sızma və səmərələr hesablandı; fırlanma anı nəticələri istehsalçı kataloq məlumatları ilə müqayisə edildi.Şəkil 15–21
 

Verianla Live: Vizualizasiya bu görünən elmi məlumat cədvəlindən brauzerdə yaradılır; cədvəl elmi source-of-truth kimi qorunur.

Şəbəkə müstəqilliyi nə göstərib?

CFD şəbəkəsi dörd fərqli həll sıxlığında müqayisə edilmişdir. İşin cədvəlində 101.205 hüceyrəli Case 1 üçün 0,2861 L/dəq, 296.372 hüceyrəli Case 2 üçün 0,2844 L/dəq, 729.588 hüceyrəli Case 3 üçün 0,2844 L/dəq və 988.673 hüceyrəli Case 4 üçün 0,2843 L/dəq sızma sərfi bildirilmişdir. Həcm səmərəsi Case 1-də %96,4, digər üç şəbəkədə %97,3-dür.

Şəbəkə vəziyyətiHüceyrə sayıDüyün sayıSızma sərfi (L/dəq)Həcm səmərəsi (%)
Case 1101.205146.0570,286196,4
Case 2 — seçilən şəbəkə296.372390.8630,284497,3
Case 3729.588888.7450,284497,3
Case 4988.6731.304.2860,284397,3

Müəlliflər Case 2-dən sonra nisbi xətanın %0,01 daxilində qaldığını bildirərək Case 2-ni hesablama xərci ilə həll sabitliyi arasında uyğun şəbəkə kimi seçmişlər. Bununla belə cədvəldə yayımlanan dəyərlər məhdud onluq rəqəmlə verildiyindən bu həssas xəta ifadəsi yalnız cədvəldəki yuvarlaqlaşdırılmış dəyərlərdən müstəqil şəkildə doğrulana bilmir.

CFD sızması Amesim-ə necə ötürülüb?

CFD nəticələr bölməsində distribyutor–silindr gövdəsi boşluğundakı orta sızma təxminən 0,27 L/dəq kimi verilir. Tədqiqatçılar hidrostatik sızma tənliyindəki \(r_2\) parametrini iterativ olaraq tənzimləyərək Amesim-dəki sızma funksiyasının bu CFD ortalamasını yenidən yaratmasını təmin etmiş və nəticədə \(r_2=10\) mm istifadə etmişlər.

Burada mühüm mənbə detalı vardır: şəbəkə müstəqilliyi cədvəlində seçilən Case 2-nin sızma dəyəri 0,2844 L/dəq olduğu halda nəticələr bölməsində model kalibrlənməsi üçün təxminən 0,27 L/dəq CFD ortalaması istifadə edilir. İş bu fərqi ayrıca izah etmədiyi üçün iki dəyər vahid dəqiq dəyərə çevrilməməlidir. 0,2844 L/dəq şəbəkə müstəqilliyi cədvəlindəki Case 2 nəticəsidir; təxminən 0,27 L/dəq isə müəlliflərin sonrakı sızma xarakterizasiyası və Amesim kalibrlənməsində istifadə etdiyi orta dəyərdir.

Mühərrikin dinamik davranışı nə göstərib?

Amesim simulyasiyasında mühərrik təxminən 1,3 saniyədə 360° dövrəni tamamlamış və orta fırlanma sürəti təxminən 47 dev/dəq olmuşdur. CFD sərhəd şərtində istifadə olunan 49 dev/dəq ilə Amesim-dəki təxminən 47 dev/dəq nəticəsi eyni rəqəm deyil və öz analiz kontekstlərində qiymətləndirilməlidir.

Port siqnalları porşen hərəkəti ilə sinxronlaşdırılmışdır: yuxarı gediş zamanı giriş portu açılaraq porşen kamerasına axın verilir, aşağı gediş zamanı isə çıxış portu açılaraq axın boşaldılır. Hər port 10,96° boyunca aktiv olduğundan 22,5°-lik tam port addımında təxminən 0,58°-lik qısa qapalı sahə yaranır.

Bu qapalı sahədə porşen kamerası giriş və çıxışdan müvəqqəti ayrılır. Aşağı ölü nöqtə yaxınlığında kam əyriliyi səbəbindən həcm dəyişmə sürəti azalarkən modeldə təzyiq nəzərəçarpacaq yüksəlmişdir. Orta iş təzyiqi təxminən 40 MPa olsa da yerli zirvə təxminən 70 MPa-a çatmışdır. İş kam halqasına düzləşdirmə bucağı tətbiq edilməsi və ya port həndəsəsinə çentik əlavə olunması kimi dəyişikliklərin bu keçidi yumşaltma potensialından bəhs edir; lakin bu variantları mövcud tədqiqatda ətraflı optimallaşdırmır.

Sızma yolları nə qədər böyükdür?

Amesim nəticələrində porşen ilə silindr gövdəsi arasındakı sızma təxminən 0,73 L/dəq, distribyutor ilə silindr gövdəsi arasındakı CFD ilə kalibrlənmiş sızma isə təxminən 0,27 L/dəq hesablanmışdır. Bu iki rəqəm eyni model iş vəziyyətindəki fərqli həndəsi sızma yollarını təmsil edir.

Verianla Live: İki əsas daxili sızma yolunun müqayisəsi

Qrafik Amesim nəticələrində bildirilən təxmini orta sızma sərflərini müqayisə edir. Dəyərlər fərqli fiziki boşluq həndəsələrinə aiddir və yalnız işin modelləşdirilən iş şərtləri üçün keçərlidir.

Sızma yoluSızma sərfi (L/dəq)ÖlçüMənbə
Porşen – silindr gövdəsi0,73Amesim model nəticəsi, təxmini dəyərŞəkil 17a və nəticə mətni
Distribyutor – silindr gövdəsi0,27CFD ilə kalibrlənmiş Amesim nəticəsi, təxmini dəyərŞəkil 17b və nəticə mətni
 

Verianla Live: Vizualizasiya bu görünən elmi məlumat cədvəlindən brauzerdə yaradılır; cədvəl elmi source-of-truth kimi qorunur.

Bu müqayisədə porşen–silindr arasındakı modelləşdirilmiş sızma distribyutor–silindr gövdəsi sızmasından daha yüksəkdir. Lakin iş bu nisbəti bütün radial porşenli mühərriklərə ümumiləşdirmir; dəyərlər araşdırılan mühərrik həndəsəsinə və model şərtlərinə bağlıdır.

Əsas performans nəticələri hansılardır?

Bir tam mühərrik dövrü üçün orta çıxış sərfi təxminən 59,1 L/dəq hesablanmışdır. Porşenlərin yaratdığı mühərrik fırlanma anı təxminən 6756 N·m olduğu halda sürtünmənin nəzərə alındığı yük fırlanma anı təxminən 6109 N·m-dir. Nəticələr bölməsində giriş sərfi 61,5 L/dəq kimi verilir və buna uyğun olaraq həcm səmərəsi təxminən %96, mexaniki səmərə təxminən %90 hesablanır.

Performans dəyişəniNəticəElmi kontekst
Giriş sərfi61,5 L/dəqNəticələrdə verilən model iş şərti
Orta çıxış sərfiTəxminən 59,1 L/dəqBir tam mühərrik dövrü
Porşenlərin yaratdığı fırlanma anıTəxminən 6756 N·mAmesim mühərrik fırlanma anı
Sürtünməli yük fırlanma anıTəxminən 6109 N·mReal yükü təmsil edən model çıxışı
Həcm səmərəsiTəxminən %96Model iş şərti
Mexaniki səmərəTəxminən %90Model iş şərti
Yerli təzyiq zirvəsiTəxminən 70 MPaAşağı ölü nöqtə yaxınlığındakı qapalı port fazası

Həssaslıq analizi nəyi göstərib?

Tədqiqatçılar CFD əsaslı sızma modelinin iki kritik parametrini istinad dəyərlərinin ±%20-si aralığında dəyişmişlər: distribyutor–silindr gövdəsi boşluq hündürlüyü \(h\) və ekvivalent xarici radius \(r_2\).

Boşluq hündürlüyü artdıqca həcm səmərəsi monoton şəkildə azalmışdır. Mexaniki səmərədəki dəyişiklik isə çox kiçik qalmışdır. \(r_2\) böyüdükdə həcm səmərəsində artım görülmüş, lakin bu təsirin boşluq hündürlüyünün təsirindən zəif olduğu bildirilmişdir. Bu nəticə model performansının xüsusilə həcm itkiləri baxımından boşluq hündürlüyünə həssas olduğunu göstərir.

Fırlanma anı baxımından boşluq hündürlüyü dəyişdirildikdə orta fırlanma anı təxminən −%1,0 ilə +%0,5 aralığında dəyişmiş və fırlanma anı dalğalanması təxminən 0,2 faiz bəndi dəyişmişdir. \(r_2\) dəyişməsində orta fırlanma anı təxminən ±%0,5 aralığında qaldığı halda fırlanma anı dalğalanmasındakı dəyişiklik təxminən 0,4 faiz bəndinə qədər çatmışdır. Müəlliflərin şərhinə görə orta fırlanma anı boşluq hündürlüyünə, fırlanma anı dalğalanması isə sızma paylanmasını təmsil edən \(r_2\)-yə nisbətən daha həssasdır; lakin hər iki təsirin sistem səviyyəsindəki böyüklüyü məhduddur.

İstehsalçı kataloq məlumatı ilə doğrulama nə qədər uğurludur?

Model fırlanma anı 10, 15, 20, 25, 30, 35 və 40 MPa təzyiq səviyyələrində müxtəlif fırlanma sürətlərində istehsalçı kataloq əyriləri ilə müqayisə edilmişdir. Simulyasiya araşdırılan iş diapazonunda kataloq fırlanma anının ümumi tendensiyasını və böyüklüyünü izləmişdir.

İşin verdiyi rəqəmsal xəta dəyərləri:

  • Maksimum fırlanma anı xətası: %5,3
  • Minimum fırlanma anı xətası: %0,1
  • Orta fırlanma anı xətası: %1,6

Bu nəticə modelin fırlanma anı proqnozunda kataloq məlumatı ilə yaxşı uyğunluq göstərdiyini dəstəkləyir. Bununla belə kataloq müqayisəsi ətraflı müstəqil laboratoriya təcrübəsinin yerini tutmur; xüsusilə mikro boşluq axınının, keçici 70 MPa təzyiq zirvəsinin və bütün yerli axın sahəsinin fiziki mühərrikdə birbaşa ölçüldüyü nəticəsinə gəlmək olmaz.

İşin dəstəklədiyi nəticələr

  • Yerli CFD analizi ilə əldə edilən mikro-sızma məlumatı ekvivalent funksiya vasitəsilə 1B Amesim sistem modelinə ötürülə bilər.
  • Araşdırılan mühərrik və model şərtlərində distribyutor–silindr gövdəsi sızması sistem performansında mənalı şəkildə təmsil edilmişdir.
  • Model təxminən %96 həcm və %90 mexaniki səmərə vermişdir.
  • Simulyasiya edilən fırlanma anı istehsalçı kataloq məlumatları ilə araşdırılan şəraitdə orta %1,6 xəta göstərmişdir.
  • Boşluq hündürlüyü həcm itkilərinə ekvivalent xarici radiusdan daha nəzərəçarpan təsir göstərir.
  • Qısa port izolyasiya sahəsi modeldə təxminən 70 MPa-a çatan yerli təzyiq yüksəlişi yarada bilər.

İşin dəstəkləmədiyi və ya hələ sınaqdan keçirmədiyi nəticələr

  • Model bütün radial porşenli mühərriklərin eyni sızma, səmərə və ya fırlanma anı dəyərlərinə malik olduğunu göstərmir.
  • Təxminən %96 həcm və %90 mexaniki səmərə bütün təzyiq, temperatur, sürət və aşınma şəraiti üçün zəmanət deyil.
  • Təxminən 70 MPa təzyiq zirvəsi bu işdə ətraflı fiziki təzyiq təcrübəsi ilə müstəqil doğrulanmış universal mühərrik dəyəri deyil.
  • Kam halqasının düzləşdirmə bucağı və ya port çentiklərinin təzyiq zirvəsini nə qədər azaldacağı bu tədqiqatda optimallaşdırılmamışdır.
  • CFD ilə məlumatlandırılmış model yanaşmasının fərqli mühərrik həndəsələrində eyni xəta səviyyəsini təmin edəcəyi göstərilməmişdir.
  • İş uzunmüddətli aşınma, istehsal toleransı dəyişməsi və ya real sahə ömrü barədə birbaşa dayanıqlılıq nəticəsi təqdim etmir.

İşin Metodu və Tapıntıları

Analiz hədəfi və fiziki sistem

İşin hədəf sistemi 1248 cc/dev iş həcminə malik, 10 porşenli və 8 loblu çoxgedişli radial porşenli mühərrikdir. Model porşen hərəkətini, port zamanlamasını, fırlanma anı istehsalını və iki əsas daxili sızma yolunu eyni sistem çərçivəsində nəzərdən keçirir.

1B Amesim modeli

Amesim modelində fırlanan yükdən əldə edilən bucaq siqnalı əvvəlcə porşenlər üçün 9° faza fərqinə malik bucaq siqnallarına çevrilir. Bu siqnallar istifadə edilərək hər porşenin yerdəyişməsi, sürəti və fırlanma anı hesabında tələb olunan moment qolu müəyyən edilir. Eyni bucaq məlumatı giriş və çıxış portlarının effektiv açılış sahələrini yaradan funksiya bloklarına göndərilir.

Hər porşen kamerasının giriş və çıxış əlaqəsi öz port siqnalı ilə idarə olunur. Porşendə yaranan hidravlik qüvvə moment qolu ilə vurularaq fırlanma anına çevrilir və bütün porşenlərin töhfələri fırlanan yükə ötürülür. Modeldə həm porşen–silindr, həm də distribyutor–silindr gövdəsi sızma yolları vardır.

CFD modeli

CFD parametriDəyər
Proqram təminatıSimerics MP+
İş mayesiISO VG 46 hidravlik yağı
İş temperaturu323 K
Giriş təzyiqi40 MPa
Çıxış təzyiqi0,1 MPa
CFD fırlanma sürəti49 dev/dəq
Distribyutor–gövdə boşluğu10 µm
Boşluq boyunca şəbəkə qatı5
Seçilən hüceyrə sayı296.372
Seçilən düyün sayı390.863
Qaz kütlə nisbəti9 × 10−5
İstinad dinamik özlülüyü0,02407 Pa·s
Təzyiq–özlülük əmsalı1,9 × 10−8 Pa−1
Zaman addımı / nümunələmə intervalı0,0001 s
Ümumi simulyasiya müddəti2 s

CFD–1B əlaqəsinin əsas parametri

CFD analizində distribyutor–silindr gövdəsi boşluğundakı orta sızma nəticələr bölməsində təxminən 0,27 L/dəq kimi verilmişdir. Hidrostatik sızma tənliyindəki ekvivalent xarici radius Amesim modeli bu dəyəri yenidən yaradacaq şəkildə iterativ olaraq tənzimlənmiş və r2 = 10 mm seçilmişdir.

Port zamanlaması və təzyiq

Bir portun effektiv açılma intervalı 10,96°-dir. Səkkiz giriş və səkkiz çıxış portunun həndəsəsindən asılı olaraq bir doldurma–boşaltma ardıcıllığının bucaq addımı 22,5°-dir. İki port açılma intervalının çıxılması təxminən 0,58°-lik izolyasiya olunmuş porşen kamerası intervalı yaradır. Modeldə bu interval xüsusilə aşağı ölü nöqtə yaxınlığında təxminən 70 MPa-lıq yerli təzyiq zirvəsinə uyğun gəlir.

Əsas nəticələrin texniki xülasəsi

DəyişənBildirilən nəticəŞərh sərhədi
Mühərrikin Amesim orta fırlanma sürətiTəxminən 47 dev/dəqAraşdırılan simulyasiya iş vəziyyəti
Bir dövrü tamamlama müddətiTəxminən 1,3 sAmesim nəticəsi
Porşen–silindr sızmasıTəxminən 0,73 L/dəqAmesim nəticəsi
Distribyutor–silindr gövdəsi sızmasıTəxminən 0,27 L/dəqCFD ilə kalibrlənmiş Amesim nəticəsi
Orta çıxış sərfiTəxminən 59,1 L/dəqBir tam dövrənin simulyasiyası
Mühərrik fırlanma anıTəxminən 6756 N·mPorşenlərin yaratdığı hesablanmış fırlanma anı
Yük fırlanma anıTəxminən 6109 N·mSürtünmə nəzərə alınmış model nəticəsi
Həcm səmərəsiTəxminən %96Araşdırılan iş şərti
Mexaniki səmərəTəxminən %90Araşdırılan iş şərti
Kataloq müqayisəsi orta fırlanma anı xətası%1,6İşdə sınaqdan keçirilən təzyiq/sürət nöqtələri
Kataloq müqayisəsi maksimum fırlanma anı xətası%5,3Sınaqdan keçirilən iş diapazonunda ən yüksək xəta

Bu nəticələrin birlikdə qiymətləndirilməsi CFD ilə müəyyən edilən yerli mikro-sızma davranışının hesablama baxımından daha yüngül 1B modelə ötürülə bildiyini və modelin araşdırılan iş diapazonunda kataloq fırlanma anı əyrilərini yaxın şəkildə yenidən yarada bildiyini göstərir. İşin elmi töhfəsi təkbaşına yeni CFD həlli və ya təkbaşına Amesim modeli deyil, bu iki modelləşdirmə miqyası arasında yaradılan sızma xarakterizasiyası əlaqəsidir.

Mənbə və Metod Qeydi

Tam orijinal tədqiqat adı: Dynamic Modeling of Multi-Stroke Radial Piston Motor with CFD-Informed Leakage Characterization

Müəlliflər və sıra: Manhui Woo; Sangwon Ji.

Bərabər töhfə/bərabər birinci müəllif: İşdə bərabər töhfə və ya bərabər birinci müəlliflik bəyanatı yoxdur.

Məsul müəllif: Sangwon Ji.

Qurumlar: Manhui Woo — Department of Mechanical System Engineering, Graduate School of Pukyong National University, Busan, Republic of Korea. Sangwon Ji — Department of Mechanical System Engineering, Pukyong National University, Busan, Republic of Korea.

Mənbə növü və rəy statusu: Rəyli tədqiqat məqaləsi.

Jurnal: Actuators.

Nəşriyyat: MDPI, Basel, Switzerland.

Biblioqrafik qeyd: Actuators 2026, 15, 54.

DOI: 10.3390/act15010054

Alınma tarixi: 9 Dekabr 2025.

Reviziya: 9 Yanvar 2026.

Qəbul: 10 Yanvar 2026.

Nəşr: 13 Yanvar 2026.

Rəsmi nəşr keçidi: https://www.mdpi.com/2076-0825/15/1/54

DOI keçidi: https://doi.org/10.3390/act15010054

Lisenziya: Creative Commons Attribution — CC BY. Məqalə açıq girişlə yayımlanmışdır.

Maliyyələşdirmə: İş Republic of Korea Ministry of Trade, Industry and Energy (MOTIE) tərəfindən maliyyələşdirilən Manufacturing-based Production System Program çərçivəsində No. 20018662 ilə dəstəklənmişdir.

Məlumat əlçatanlığı: Müəlliflər orijinal töhfələrin məqalə daxilində olduğunu, əlavə sualların məsul müəllifə yönəldilə biləcəyini bildirirlər.

Maraqlar toqquşması: Müəlliflər maraqlar toqquşması olmadığını bəyan edirlər.

Müəllif töhfələri: Manhui Woo; konseptuallaşdırma, proqram təminatı və ilkin qaralama yazısını yerinə yetirmişdir. Sangwon Ji; doğrulama, nəzərdən keçirmə/redaktə və maliyyə təmin edilməsində iştirak etmişdir. Hər iki müəllif yekun mətni oxuyub təsdiqləmişdir.

Metodoloji sərhəd: Tədqiqat CFD ilə məlumatlandırılmış birölçülü sistem simulyasiyası işidir. Distribyutor–silindr gövdəsi mikro-sızması Simerics MP+ CFD analizi ilə xarakterizə edilmiş və ekvivalent sızma parametri kimi Amesim modelinə ötürülmüşdür. Ümumi mühərrik performansının doğrulanması istehsalçı kataloq məlumatları ilə fırlanma anı müqayisəsinə əsaslanır. Buna görə nəticələr hərtərəfli müstəqil fiziki mühərrik təcrübələrinin və ya uzunmüddətli sahə testlərinin yerinə qoyulmamalıdır.

Mənbə daxilində rəqəmsal qeyd: Şəbəkə müstəqilliyi cədvəlində seçilən 296.372 hüceyrəli Case 2 üçün sızma sərfi 0,2844 L/dəq kimi verildiyi halda nəticə və kalibrləmə bölməsində CFD orta sızması təxminən 0,27 L/dəq kimi istifadə olunur. Mənbə bu fərqi ayrıca izah etmir; bu Verianla mətnində iki dəyər öz yayımlanmış kontekstində qorunmuşdur.

Bu Verianla izahı elmi məzmun baxımından yalnız araşdırılan işə əsaslanır. Biblioqrafik identifikasiya rəsmi nəşr qeydi ilə yoxlanılmış, xarici mənbələrdən işə yeni eksperimental tapıntı, rəqəm, mexanizm və ya performans nəticəsi əlavə edilməmişdir.


Paylaşın:

Şərhlər yoxlandıqdan sonra yayımlanır.Şərhiniz təsdiq prosesinə daxil ediləcək və uyğun hesab olunduqda görünəcək.

Şərh yazın

E-poçt ünvanınız yayımlanmayacaq. Məcburi sahələr * ilə işarələnib

Your experience on this site will be improved by allowing cookies Cookie Policy