Бул изилдөө тышкы тиштүү насостордо тиштин каптал бети менен кыймылдуу каптал втулканын ортосунда болгону бир нече микрометр калыңдыктагы май катмарынын динамикалык катуулук жана демпфирлөө жүрүм-турумун үч өлчөмдүү эсептөөчү суюктуктар динамикасы (CFD) ыкмасы менен изилдейт. Изилдөө өзгөчө насостун соруу тарабына көңүл бурат; анткени втулканын кыйшаюусунан минималдуу октук боштук ушул аймакта пайда болот жана май катмары иштөө шарттарынын өзгөрүшүнө көбүрөөк сезимтал болот деп кабыл алынат.

Тышкы тиштүү насос иштеп жатканда тиштин айланышы май катмарында жылма (sliding/Couette) агымды пайда кылат. Ошол эле учурда калкыма втулканын тишке карай микрометрлик жылышы боштукту тарытып, кысыла турган катмар (squeeze-film) эффектин жаратат. Изилдөө ушул эки механизм бирге түзгөн гидродинамикалык басым пружина жана демпфер сыяктуу иштейби жана бетке кошулган микро-чуңкурлар бул жүрүм-турумду кантип өзгөртөрүн карайт.

Үч өлчөмдүү CFD модели бир тишти жана ага туура келген втулка секторун чагылдырат. Тиш илиниш аймагынан соруу тарабына карай болжол менен 90° жылганда тиш–втулка боштугу болжол менен 6 µm азаят. Симуляцияда ISO VG46 майы колдонулган; 50 °C шартында тыгыздык 850 kg/m³ жана динамикалык илешкектүүлүк 0,039 Pa·s деп алынган.

Эки башка беттик текстура салыштырылган: текстура тыгыздыгы төмөнүрөөк 3-катарлуу микро-чуңкур жана текстура аянты чоңураак 5-катарлуу микро-чуңкур түзүлүшү. Натыйжалар боштук кичирейген сайын май көбүрөөк камалып, гидродинамикалык басым жогорулап, май катмарынын натыйжалуу катуулугу менен демпфирлөөсү кескин күчөй турганын көрсөтөт.

Бирок микро-чуңкурлардын көбүрөөк болушу автоматтык түрдө жакшыраак динамикалык натыйжа берген эмес. 5-катарлуу текстура натыйжалуу орточо боштукту бир аз чоңойтуп, чокулуу гидродинамикалык басымды жана жүк көтөрүү жөндөмүн азайткан; натыйжада катуулук жана демпфирлөө маанилери жалпысынан 3-катарлуу түзүлүшкө караганда төмөн калган. Ошондуктан изилдөөчүлөр беттик текстураны сүрүлүүнү же майлоону жакшырта тургандай көбөйтүү эле жетишсиз экенин; октук туруктуулукту камсыз кылуучу май катмарынын таянычы да сакталышы керек экенин баса белгилешет.

Изилдөөнүн дагы бир маанилүү жыйынтыгы — май катмары жөнөкөй жана туруктуу коэффициенттүү илешкек демпфердей иштебейт. Демпфирлөө боштуктун бийиктигине, кысуу ылдамдыгына, насостун айлануу ылдамдыгына жана өзгөчө кысуу кыймылы ылдамдап жатабы же жайлап жатабы дегенге көз каранды. Ошондуктан булак соруу тарабындагы май катмарын сызыктуу эмес жана ылдамданууга көз каранды демпфер катары сүрөттөйт.

2500 rpm шартында орточо кысуу ылдамдыгы 0,9 mm/s жана микрокыймыл жыштыгы 1000 Hz; 4500 rpm шартында болсо 1,6 mm/s жана 1800 Hz колдонулган. Эки учурда тең колдонулган жалпы боштук өзгөрүүсү 5,4 µm болгон.

Жыйынтыктар CFD эсептөөлөрүнө гана негизделет. Катмар деңгээлинде түз эксперименттик текшерүү жүргүзүлгөн эмес. Мындан тышкары моделде боштук үзгүлтүксүз жабылып, беттер бири-биринен ажырабагандыктан кавитация пайда болбойт. Демек алынган катуулук жана демпфирлөө карталары изилдөөдө аныкталган толук катмарлуу, кавитациясыз гидродинамикалык иштөө режимин гана чагылдырат.

Türkiye жагынан: Изилдөө Türkiye аймагындагы белгилүү бир насос өндүрүүчүдө, гидравликалык системада же талаа колдонмосунда жүргүзүлгөн эмес. Ошентсе да ыкма Türkiye аймагында тышкы тиштүү насос, гидравликалык күч агрегаты жана так майлануучу машина элементтерин иштеп чыккан изилдөө жана долбоорлоо топтору үчүн маанилүү инженердик ыкманы сунуштайт. Айрыкча втулка бетине колдонулуучу микро текстураны статикалык сүрүлүү жагынан гана эмес, май катмарынын октук катуулук жана демпфирлөө мүнөздөмөсү жагынан да баалоо долбоорлоо иштеринде каралышы мүмкүн. Бирок реалдуу насос долбооруна өткөрүү үчүн колдонулган майдын температурага көз каранды касиеттери, чыныгы втулка деформациясы, беттик толеранстар, кавитация, басым бөлүштүрүлүшү, эскирүү жана насос деңгээлиндеги эксперименттик көрсөткүчтөр өзүнчө текшерилиши керек.

Тышкы тиштүү насостогу бир нече микрометрлик боштук эмне үчүн ушунчалык маанилүү?

Тышкы тиштүү насостордо тиштердин каптал беттери менен каптал втулкалардын ортосунда өтө жука май катмары бар. Бул боштуктун эки карама-каршы милдети бар: айланган бөлүктөрдүн металл-металл тийүүсүн алдын ала турган жетиштүү майлоону камсыз кылуу жана ошол эле учурда насостун ичиндеги агып кетүүлөрдү чектөө.

Боштук өтө чоң болгондо май катмарынын гидродинамикалык таянычы азайышы мүмкүн. Өтө кичирейгенде болсо беттер жакындап, аралаш майлоо жана беттин бузулуу тобокелдигин көбөйтөт.

Ошондуктан изилдөөнүн негизги суроосу “боштук канча?” деген гана маселе эмес. Андан да маанилүүсү — боштук бир нече микрометр өзгөргөндө май катмарынын күчү канчалык өзгөрөт жана кыймыл учурунда канчалык демпфирлөө пайда болот.

Эмне үчүн соруу тарабы тандалган?

Булактын моделине ылайык, калкыма втулка насостун ичиндеги гидростатикалык күчтөрдүн тең салмаксыздыгы жана беттердин ортосундагы басым айырмасынан жаралган ийилүү моментинин таасиринен тишке карай жылат.

Втулканын кыйшаюусунун натыйжасында минималдуу боштук соруу тарабында пайда болот. Бул аймак басымы төмөн болгондуктан май катмары иштөө шарттарынын өзгөрүшүнө көбүрөөк сезимтал.

Тиш илиниш аймагынан соруу тарабына карай болжол менен 90° жылганда октук боштук максималдуу \(h_{max}\) маанисинен минималдуу \(h_{min}\) маанисине карай азаят. Булакта бул өтүү маалындагы боштук өзгөрүүсү болжол менен 6 µm деп берилет.

Жылуу жана кысуу бир учурда жүрөт

Тиштин айланышы май катмарынын бир бетинин экинчи бетке салыштырмалуу кыймылына алып келет. Бул Couette тибиндеги жылма агымды пайда кылат.

Ошол эле учурда втулка октук багытта тишке жакындаганда май катмары кысылат. Май тарылган аймактан чыгууга аракет кылганда кошумча гидродинамикалык басым пайда болот. Бул экинчи механизм squeeze-film эффекти болуп саналат.

Жалпы динамикалык таяныч ушул эки механизмдин кошулушунан келип чыгат:

• катуулук компоненти: боштук бийиктиги өзгөргөндө гидродинамикалык күч канчалык өзгөрөт,
• демпфирлөө компоненти: майдын кысуу кыймылынын ылдамдыгына каршы көрсөткөн каршылыгы.

3B CFD модели кантип курулган?

Эсептөө чыгымын чектеп, микрометрлик агым түзүлүшүн чечүү үчүн бүт насостун ордуна бир гана тиш жана ага туура келген каптал втулка аймагы моделденген.

Эсептөө аймагы үч негизги бөлүктөн турат:

• айланган тиш бети,
• туруктуу, бирок октук чектик кыймыл берилген текстуралуу же жылмакай втулка бети,
• эки беттин ортосундагы май көлөмү.

Моделде колдонулган май ISO VG46:

Reynolds теңдемеси

Жука май катмарындагы басымдын пайда болушу Reynolds теңдемеси менен сүрөттөлөт. Булакта берилген жалпы үч өлчөмдүү форма:

\[ \frac{\partial}{\partial x} \left( \frac{\rho h^3}{12\mu} \frac{\partial p}{\partial x} \right) + \frac{\partial}{\partial y} \left( \frac{\rho h^3}{12\mu} \frac{\partial p}{\partial y} \right) = \frac{\partial}{\partial x} \left( \frac{\rho h u}{2} \right) + \frac{\partial}{\partial y} \left( \frac{\rho h v}{2} \right) + \rho\frac{\partial h}{\partial t} \]

түрүндө берилген.

Соруу тарабында каралган шарттарда тыгыздыктын өзгөрүүсү %0,5 маанисинен төмөн болгондуктан май кысылгыс деп кабыл алынган. Катуу беттер божомолу менен теңдеме:

\[ \frac{\partial}{\partial x} \left( \frac{h^3}{12\mu} \frac{\partial p}{\partial x} \right) + \frac{\partial}{\partial y} \left( \frac{h^3}{12\mu} \frac{\partial p}{\partial y} \right) = \frac{u}{2}\frac{\partial h}{\partial x} + \frac{v}{2}\frac{\partial h}{\partial y} + \frac{\partial h}{\partial t} \]

түрүнө жөнөкөйлөтүлгөн.

Кысуу ылдамдыгы:

\[ w=\frac{\partial h}{\partial t} \]

деп аныкталган.

Май катмары эмне үчүн пружина сыяктуу иштейт?

Гидродинамикалык катуулук боштук бийиктигиндеги кичине өзгөрүүгө карата май катмарынын күчү канчалык өзгөрөрүн көрсөтөт:

\[ k(h)=\frac{\partial W}{\partial h} \]

Сандык эсептөөдө удаалаш күч маанилери колдонулуп:

\[ K(\bar{h})= \frac{W_{d1}(h_1)-W_{d2}(h_2)} {h_1-h_2} \]

байланышы колдонулган.

Катуулукту эсептөөдө боштук бийиктиги 0,5 µm кадам менен өзгөртүлүп, тиштин жылма кыймылы гана эске алынган.

Май катмары эмне үчүн демпфер сыяктуу иштейт?

Демпфирлөө коэффициенти гидродинамикалык күчтүн жакындашуу/кысуу ылдамдыгына сезимталдыгын билдирет:

\[ D(h,v)=\frac{\partial W_d}{\partial v} \]

Сандык түрдө:

\[ D(\bar{h},\bar{v})= \frac{W_{d1}(h_1,v_1)-W_{d2}(h_1,v_2)} {v_1-v_2} \]

байланышы колдонулган.

Втулканын реалдуу иштөө учурунда басым термелүүлөрүнөн улам болушу мүмкүн болгон микрокыймылды чагылдыруу үчүн номиналдык жакындашуу кыймылына гармоникалык козголуу кошулган:

\[ h(t)=h_0(t)-a\sin(\omega t) \]

Эки иштөө шарты

Өтмө анализде боштук болжол менен 8,5 µm маанисинен 3,1 µm маанисине чейин үзгүлтүксүз жабылат. Ылдамдык термелгенине карабай оң бойдон калгандыктан втулка эч бир учурда тиштен алыстабайт.

Кавитация эмне үчүн пайда болгон жок?

Булак моделинде кысуу ылдамдыгы бүт симуляция бою бир багытта жана беттердин ажыроо фазасы жок. Бул шартта жергиликтүү басым буулануу басымынан төмөн түшпөгөндүктөн кавитация козголгон эмес.

Демек бул изилдөө кавитациялуу насос режимин карабайт. Жыйынтыктардагы катуулук жана демпфирлөө коэффициенттери толук катмарлуу гидродинамикалык режимге тиешелүү.

Демпфирлөөнү эсептөөдө эмне үчүн чыпкалоо колдонулган?

Учурдагы демпфирлөө акыркы айырма менен:

\[ D(t_i)\approx \frac{W_{i+1}-W_{i-1}} {v_{i+1}-v_{i-1}} \]

түрүндө эсептелген.

Кысуу ылдамдыгынын өзгөрүүсү нөлгө жакындаганда бөлүүчү өтө кичине болуп, эсептөө сандык ызы-чууга өтө сезимтал болот. Ошондуктан изилдөөчүлөр:

• \(|a|<2\ \mathrm{m/s^2}\) болгон үлгүлөрдү алып салган,
• \(a>2\ \mathrm{m/s^2}\) маанилерин ылдамдаган кысуу,
• \(a<-2\ \mathrm{m/s^2}\) маанилерин жайлаган кысуу

деп эки өзүнчө топко бөлгөн.

Мындан тышкары демпфирлөө карталарын түзүүдө оң учурдагы демпфирлөө коэффициенттери гана сакталган. Бул маалыматтарды иштетүү чечими жыйынтыктарды чечмелөөдө эске алынышы керек; карталар бардык чийки акыркы-айырма натыйжаларынын белгиси сакталган толук бөлүштүрүлүшүн чагылдырбайт.

Тордун көз карандысыздыгы эмне үчүн маанилүү?

Май катмары болгону бир нече микрометр калың болгондуктан боштук боюнча колдонулган элементтердин саны эсептелген басым менен күчкө чоң таасир тийгизиши мүмкүн.

Изилдөөдө 4, 7, 9 жана 11 катмарлуу төрт тор салыштырылган.

Төрт катмарлуу тор эталон күчтүн болгону %75 бөлүгүн берсе, жети катмарлуу тор %95 деңгээлине жеткен. Тогуз катмар эталон катары кабыл алынып, 11 катмарга өтүү нормалдаштырылган күчтү болгону 1,00 маанисинен 1,02 маанисине өзгөрткөн.

Ошондуктан изилдөөчүлөр эсептөө чыгымы менен чечим сезимталдыгынын ортосунда тең салмак түзүү үчүн 1.113.346 элемент жана боштук боюнча тогуз катмар камтыган торду кийинки CFD анализдеринде колдонгон.

Убакыттык чечилиш

Өтмө симуляцияларда экинчи тартиптеги implicit убакыт интеграциясы жана адаптивдүү убакыт кадамы колдонулган. Courant саны 0,9–0,95 аралыгында кармалган.

Агым эмне үчүн ламинардык деп кабыл алынган?

Каралган эң жогорку айлануу ылдамдыгы болгон 4500 rpm шартында, жогорку ылдамдык чеги болжол менен 18 m/s деп алынганда 5 µm боштук үчүн Reynolds саны болжол менен 1,96; 3 µm боштук үчүн болжол менен 1,17 деп эсептелген.

Бул маанилер өтүү аймагынан кыйла төмөн болгондуктан моделде RANS же LES турбуленттүүлүк модели колдонулбай, агым ламинардык деп кабыл алынган.

Басым талаасында микро-чуңкурлар эмне кылат?

3,5 µm боштуктагы салыштырууларда эң жогорку басымдар суюктуктун чыгышы кыйыныраак болгон тиштин борбордук аймагына жакын пайда болгон. Микро-чуңкурлардын ортосунда жергиликтүү камалып калган май да жүк таянычына салым кошот.

Ошентсе да 5-катарлуу микро-чуңкур түзүлүшүнүн чокулуу басымы 3-катарлуу дизайнга караганда төмөн. Изилдөөчүлөр муну тыгызыраак текстуранын натыйжалуу орточо боштукту чоңойтушу менен түшүндүрүшөт.

2500 rpm маанисинен 4500 rpm маанисине жогорулаганда жылма агымдан пайда болгон басым күчөп, май катмарындагы жалпы басым деңгээли жогорулаган.

Микро-чуңкурлардын ичинде куюндар пайда болот

2500 rpm жана 3,5 µm боштук үчүн берилген ылдамдык талаасында май катмары боюнча күтүлгөн Couette профили көрүнөт: эң жогорку ылдамдык айланган тиш бетинде, ал эми туруктуу втулкага жакындаганда ылдамдык нөлгө чейин төмөндөйт.

Микро-чуңкур көңдөйлөрүндө негизги жылма агымдын геометрия менен өз ара аракеттенүүсү кичине жергиликтүү рециркуляция/куюн аймактарын жаратат. Бул түзүлүштөр жергиликтүү басым бөлүштүрүлүшүн өзгөртүп, текстураланган беттин гидродинамикалык жүрүм-турумуна салым кошот.

Боштук кичирейгенде күч эмне үчүн тез өсөт?

Булактагы Figure 11 ичинде абсолюттук күч маанилери коммерциялык купуялуулукка байланыштуу берилбей, күч максималдуу мааниге карата нормалдаштырылган.

Боштук болжол менен 6,5 µm маанисинен жогору болгондо гидродинамикалык күч clearance өзгөрүүсүнө жайыраак жооп берет. Болжол менен 5 µm маанисинен төмөн түшкөндө болсо боштуктун кичине азайышы да гидродинамикалык жүктү олуттуу көбөйтөт.

Бул өзгөрүү май тар аймакта күчтүү камаларын жана катмардын жүрүм-туруму сызыктуу пружинадан айырмаланарын көрсөтөт.

Катуулук жыйынтыгы

Figure 12 ичинде гидродинамикалык катуулук боштук максималдуу мааниден минималдуу мааниге азайган сайын кескин өсөт.

Бул жүрүм-турум долбоорлоо жагынан эки тараптуу. Минималдуу боштукка жакындашуу калкыма втулка үчүн күчтүүрөөк кайтаруучу гидродинамикалык күчтү пайда кылышы мүмкүн; бирок ушул эле иштөө аймагы аралаш майлоо жана беттин бузулуу коркунучу эң жогору болгон аймак.

Демек максат максималдуу катуулукту гана алуу эмес, жетиштүү катмар калыңдыгы менен талап кылынган динамикалык таянычты бирге сактоо.

Өтмө күчтөгү фаза кечигүүсү

Өтмө анализде кысуу ылдамдыгы гармоникалык өзгөргөндө күч сигналы ошол өзгөрүүгө дароо жооп бербейт. Булак ылдамдык менен күчтүн ортосунда байкаларлык фаза кечигүүсүн көрсөтөт.

Айрыкча кысуу ылдамдыгы нөлгө жакындаган кээ бир чекиттерде гидродинамикалык күч нөлгө түшпөйт. Бул май катмары учурдагы кысуу кыймылы болбосо да чектүү гидродинамикалык катуулукка ээ экенин көрсөтөт.

Фаза кечигүүсү системада энергияны таркаткан илешкек/демпфирлөөчү компоненттин түз көрсөткүчү болуп саналат.

Демпфирлөө эмне үчүн ылдамдануунун белгисине көз каранды?

Ылдамдаган кысуу менен жайлаган кысуу бирдей боштукта жана бирдей ылдамдыкта да бирдей күч тарыхына ээ эмес.

Кысуу ылдамдыгы азая баштаганда май басымы өзгөрүүгө дароо ылайыкташа албайт. Басым талаасынын кечиккен жообу жайлоо режиминде башкача гидродинамикалык каршылык жаратат.

Ошондуктан изилдөө демпфирлөөнү:

\[ D=D(h,v) \]

түрүндө гана эмес, практикалык чечмелөөдө кыймылдын ылдамдоо/жайлоо тарыхынан да таасирленген чоңдук катары карайт.

3-катарбы же 5-катарбы?

Бирдей боштукта үч катарлуу текстура түзүлүшү беш катарлуу түзүлүшкө караганда жалпысынан жогору гидродинамикалык таяныч берет.

Булактын орточо демпфирлөө ийри сызыктарында да белгилүү боштук бийиктиги үчүн 3-катарлуу текстура ага туура келген 5-катарлуу түзүлүшкө караганда туруктуу түрдө жогорку демпфирлөө жаратат.

Мунун себеби тыгызыраак 5-катарлуу текстура орточо натыйжалуу боштукту бир аз чоңойтуп, басымдын пайда болушун азайтып, натыйжада май катмарынын жүк көтөрүү жөндөмүн төмөндөтөт.

Бул жыйынтык “микро-чуңкур көп болсо майлоо жакшы болот” деген жөнөкөй долбоорлоо божомолу динамикалык таяныч жагынан туура эмес экенин көрсөтөт.

Изилдөөнүн Методу жана Жыйынтыктары

Изилдөө дизайны

Изилдөө толугу менен сандык CFD иши болуп, эки негизги анализ баскычы бар:

1. туруктуу абал анализдери: ар кандай туруктуу боштук бийиктиктеринде гидродинамикалык күч эсептелип, күч–боштук байланышы жана катуулук чыгарылган;
2. өтмө анализдер: втулканын номиналдык жабылуу кыймылына гармоникалык микрокыймыл кошулуп, ылдамдык–күч байланышы жана демпфирлөө коэффициенттери эсептелген.

CFD программасы жана физикалык божомолдор

Сандык текшерүү

Тор көз карандысыздыгы ишинде 4 катмардан 9 катмарга өтүү нормалдаштырылган тиш күчүн 0,75 маанисинен 1,00 маанисине көтөргөн. Тогуз катмардан 11 катмарга өтүүдө натыйжа болгону %2 өсүп, 1,02 болгон.

Ошондуктан тогуз катмар жана 1.113.346 элементтен турган тор негизги чечим катары тандалган.

Глобалдык масса сакталуусу бардык симуляцияларда көзөмөлдөнүп, ANSYS CFX үчүн 0,01 сакталуу максаты колдонулган.

Негизги басым жыйынтыктары

• Боштук кичирейген сайын май көбүрөөк камалып, гидродинамикалык басым жогорулайт.
• Айлануу ылдамдыгынын 2500 rpm маанисинен 4500 rpm маанисине өсүшү жылма агымдан пайда болгон басымды көбөйтөт.
• Эң жогорку басымдар негизинен суюктуктун чыгышы көбүрөөк чектелген борбордук аймакта пайда болот.
• 5-катарлуу текстура чоңураак натыйжалуу боштук түзгөндүктөн 3-катарлуу текстурага караганда төмөн чокулуу басым берет.
• Микро-чуңкурлардын ичиндеги жергиликтүү рециркуляция түзүлүштөрү басым бөлүштүрүлүшүн өзгөртөт.

Негизги күч жана катуулук жыйынтыктары

• Гидродинамикалык жүк боштук чоңойгон сайын монотондуу азаят.
• Болжол менен 6,5 µm маанисинен жогору боштуктарда күчтүн clearance өзгөрүүсүнө сезимталдыгы салыштырмалуу төмөн.
• Болжол менен 5 µm маанисинен төмөн аймакта өтө кичине боштук өзгөрүүлөрү күчтө чоң өзгөрүү жаратат.
• Катуулук боштук кичирейген сайын күчтүү өсөт.
• Ошондуктан май катмары туруктуу коэффициенттүү сызыктуу пружинадай иштебейт.
• Жогорку текстура аянты гидродинамикалык басымды, демек натыйжалуу катуулукту азайтат.

Негизги өтмө жыйынтыктар

Өтмө CFD анализинде боштук 8,5 µm маанисинен 3,1 µm маанисине жабылганда кысуу ылдамдыгында алты байкаларлык термелүү болгон.

Күч жалпысынан статикалык күч–боштук тенденциясын ээрчиген; бирок гармоникалык ылдамдык өзгөрүүсү күчтө жергиликтүү чокуларды жараткан.

Ылдамдык менен күчтүн ортосундагы фаза айырмасы май катмарынын диссипативдик жүрүм-турумун көрсөтөт. Боштук кичирейген сайын күч термелүүсүнүн чоңдугу да, май катмарынын динамикалык таасири да өсөт.

Негизги демпфирлөө жыйынтыктары

• Демпфирлөө коэффициенти боштук кичирейген сайын байкаларлык өсөт.
• 3-катарлуу текстура бирдей боштукта 5-катарлуу текстурага караганда жогорку орточо демпфирлөө берет.
• Демпфирлөө боштук жана кысуу ылдамдыгына гана эмес, ылдамдануунун оң же терс болушуна да көз каранды.
• Жайлаган кысууда май басымынын кечиккен жообу башкача динамикалык каршылык жаратат.
• Эң жогорку демпфирлөө маанилери эң кичине боштуктардагы күчтүү squeeze-film аймагында пайда болот.

Изилдөө колдогон жыйынтыктар

• Соруу тарабындагы тиш–втулка май катмары сызыктуу эмес гидродинамикалык пружина жүрүм-турумун көрсөтө алат.
• Май катмары ошол эле учурда кыймыл тарыхына жана ылдамдануу режимине көз каранды сызыктуу эмес демпфер сыяктуу иштейт.
• Насостун айлануу ылдамдыгы басымдын пайда болушуна жана гидродинамикалык күчкө таасир этет.
• Минималдуу боштукка жакындаган сайын катуулук жана демпфирлөө байкаларлык өсөт.
• Жогорку текстура тыгыздыгы каралган дизайндарда натыйжалуу боштукту чоңойтуп, динамикалык жүк таянычын азайткан.
• 3-катарлуу текстура бирдей боштукта 5-катарлуу текстурага караганда жогорку орточо демпфирлөө көрсөткөн.
• Алынган катуулук жана демпфирлөө карталары тышкы тиштүү насостун жөнөкөйлөштүрүлгөн lumped-parameter динамикалык моделдерин иштеп чыгууда колдонула турган сандык киргизме бере алат.

Изилдөө далилдебеген жыйынтыктар

• 3-катарлуу текстура бардык тышкы тиштүү насостордо жалпы эң жакшы бет дизайны экени далилденген эмес.
• CFD аркылуу алынган катмар деңгээлиндеги катуулук жана демпфирлөө коэффициенттери түз эксперименттик өлчөнгөн эмес.
• Кавитация бар иш шарттарында ошол эле коэффициенттер жарактуу экени көрсөтүлгөн эмес.
• Бет жана корпус деформацияларынын жыйынтыкка таасири бул катуу бет моделинде чечилген эмес.
• Майдын температурага көз каранды илешкектүүлүк өзгөрүүсү кеңири термалык модель менен бирге изилденген эмес.
• Изилдөө насостун жалпы көлөмдүк же гидро-механикалык натыйжалуулугун түз эксперименттик өлчөбөйт.
• Узак мөөнөттүү эскирүү өмүрү же реалдуу талаа туруктуулугу бул модель менен ырасталган эмес.
• Текстуранын сүрүлүү, агып кетүү, эскирүү жана динамикалык туруктуулукка болгон бардык таасирлеринин биргелешкен оптимуму аныкталган эмес.

Негизги чектөөлөр

Эң маанилүү чектөө — катмар деңгээлинде түз эксперименттик текшерүүнүн жоктугу. Изилдөөчүлөр микрометрлик clearance себептүү муну түз жүргүзүү кыйын экенин жана жыйынтыктар мурунку эксперименттерде байкалган насос тенденциялары менен физикалык шайкештик боюнча бааланганын белгилешет.

Экинчи маанилүү чектөө — учурдагы модель алкагында кавитациянын жоктугу. Булак көп фазалуу кавітация моделинин динамикалык коэффициенттерге таасирин келечектеги изилдөөгө калтырат.

Үчүнчүдөн, статикалык гидродинамикалык күч абсолюттук бирдиктер менен жарыяланбай, купуялуулук себептүү максималдуу күчкө нормалдаштырылган. Ошондуктан Figure 11 аркылуу насостун чыныгы абсолюттук жүк көтөрүү күчүн чыгарууга болбойт.

Төртүнчүдөн, учурдагы демпфирлөө эсептеринде төмөн ылдамдануу чекиттери жана терс учурдагы демпфирлөө маанилери чыпкаланган. Бул тандоо сандык туруксуздукту азайтуу үчүн жасалган, бирок көрсөтүлгөн демпфирлөө карталары колдонулган чыпкалоо процедурасына көз каранды экенин эстен чыгарбоо керек.

Булак жана Метод Эскертүүсү

Толук түпнуска иш аталышы: Dynamic Tribological Behavior of Surface-Textured Bushings in External Gear Pumps: A CFD Investigation

Авторлор: Masoud Hatami Garousi; Paolo Casoli; Massimo Rundo; Seyed Mojtaba Hejazi.

Жооптуу автор: Paolo Casoli.

Мекемелер: Department of Engineering for Industrial Systems and Technologies, University of Parma, Parma, Италия; Department of Energy, Politecnico di Torino, Torino, Италия.

Булак түрү: Изилдөө макаласы.

Рецензия абалы: Actuators рецензияланган илимий журнал.

Журнал: Actuators.

Басмакана: MDPI.

Жарыя: 2026, Том 15, Макала 168.

Жөнөтүлгөн күнү: 12 Февраль 2026.

Кайра каралган күнү: 5 Март 2026.

Кабыл алынган күнү: 12 Март 2026.

Жарыяланган күнү: 16 Март 2026.

DOI: 10.3390/act15030168.

Расмий шилтеме:https://doi.org/10.3390/act15030168

Лицензия: Creative Commons Attribution (CC BY).

Каржылоо: Авторлор изилдөө тышкы каржылоо албаганын билдиришкен.

Колдоо/ыраазычылык: Авторлор Casappa S.p.A., Parma, Италия тарабынан изилдөөгө көрсөтүлгөн активдүү колдоону ыраазычылык бөлүмүндө белгилешкен.

Этика комитети: Колдонулбайт деп билдирилген.

Маалымдалган макулдук: Колдонулбайт деп билдирилген.

Маалымат жеткиликтүүлүгү: Изилдөөнүн түпнуска салымдары макаланын ичинде экендиги; кошумча суроолор жооптуу авторго жөнөтүлүшү мүмкүн экени билдирилген.

Кызыкчылыктардын кагылышы: Авторлор кызыкчылыктардын кагылышы жок экенин билдиришкен.

Далил деңгээли жөнүндө критикалык эскертүү

Бул изилдөө физикалык тышкы тиштүү насосто жаңы эксперименттик катуулук же демпфирлөө өлчөөсүн бербейт. Изилдөөнүн негизги далили — 3B CFD эсептөөлөрү.

Авторлор катмар деңгээлиндеги түз эксперименттик текшерүү микрометрлик боштуктан улам практикалык эмес экенин белгилеп, сандык жыйынтыктар мурдагы эксперименттик насос көрсөткүчтөрүнүн тенденциялары менен шайкеш экенин айтышат. Демек жыйынтыктар реалдуу түзүлүштө түз өлчөнгөн динамикалык коэффициенттер эмес, каралган иштөө аралыгы үчүн сандык жана физикалык жактан шайкеш CFD мүнөздөмөлөрү катары бааланышы керек.

Булак ичиндеги чектик шарттын карама-каршылыгы

Метод бөлүмүндө каптал тешиктер үчүн “1 bar absolute pressure” басым чыгаруу шарты жазылган. Ошол эле беттеги Таблица 1 болсо “Opening pressure (MPa)” өзгөрмөсүнө `1` маанисин берет.

1 bar абсолюттук басым менен 1 MPa бир эле физикалык маани эмес. Булак тексти бул айырманын себебин түшүндүрбөйт. Ошондуктан бул Verianla текстинде кайсы маани туура экени болжолдонгон эмес жана чектик шарт бир гана так мааниге айландырылган эмес.

Күч маалыматтарынын купуялыгы

Булак Figure 11 ичинде статикалык гидродинамикалык күч маанилери купуялуулук себептүү максималдуу мааниге нормалдаштырылганын ачык билдирет. Ошондуктан графиктеги \(F/F_{ref}\) маанилеринен Newton бирдигиндеги абсолюттук жүк көтөрүү күчүн чыгарууга болбойт.

Демпфирлөө маалыматтарын чыпкалоо

Демпфирлөө коэффициенти акыркы айырма ыкмасы менен эсептелгенде ылдамдык айырмасынын нөлгө жакындашы сандык туруксуздук жаратат. Ошондуктан \(|a|<2\ \mathrm{m/s^2}\) үлгүлөрү анализден чыгарылып, калган чекиттер оң жана терс ылдамдануу топторуна бөлүнгөн жана демпфирлөө карталарын түзүүдө оң учурдагы демпфирлөө маанилери гана сакталган.

Демек жарыяланган демпфирлөө карталары чийки CFD күч-убакыт катарынын түз жана чыпкаланбаган айландырылышы эмес; булак аныктаган маалымат тандоо жана чыпкалоо процедурасынын жыйынтыгы.

Кавитация чеги

Каралган кинематикада майлоо боштугу үзгүлтүксүз кичирейгендиктен ажыроочу кыймыл болгон эмес жана кавитация козголгон эмес. Булак көп фазалуу кавитация моделинин катуулук жана демпфирлөө коэффициенттерине таасирин келечектеги ишке калтырган.

Ошондуктан бул жерде берилген жыйынтыктар кавитациялуу, беттер ажыраган же аралаш майлоо режимдерине түздөн-түз жалпыланбашы керек.

Бул Verianla түшүндүрмөсүндөгү техникалык теңдемелер, параметрлер, жыйынтык тенденциялары жана чектөөлөр каралган булак изилдөөгө гана негизделген. Булак жарыялаган эмес абсолюттук күч маанилери графиктерден болжолдонгон эмес; булак ичиндеги басым чектик шартынын карама-каршылыгы тышкы маалымат менен үнсүз оңдолгон эмес.