Utafiti huu unachunguza kavitasheni ya mpito inayotokea wakati wa breki ya dharura katika pampu za pistoni za axial zinazotumiwa katika mifumo ya uendeshaji wa haidroliki ya mzunguko uliofungwa ya mashine nzito, ikilenga kubaini hutokea wapi, kupitia utaratibu gani wa mtiririko, na inaweza kupunguzwa kwa kiwango gani kwa kubadilisha jiometri ya tundu la silinda. Kwa pampu yenye ujazo wa 180 mL/r, modeli ya mpito ya mienendo ya kiowevu kwa kukokotoa (computational fluid dynamics, CFD) ya njia kamili ya mtiririko iliundwa; modeli hiyo ilijaribiwa kwa majaribio ya mzigo mkubwa na kwa kipimo cha kasi kwa taswira ya chembe (Particle Image Velocimetry, PIV) kwenye modeli ya uwazi iliyoundwa kwa kufanana kwa Reynolds. Hitimisho kuu ni kwamba kavitasheni muhimu haihusiani tu na shinikizo la chini la mfumo kwa ujumla, bali zaidi na jeti ya kubana ya ndani na virindimo vinavyoshikamana na ukuta vinavyotokea katika eneo jembamba kati ya tundu la silinda na sahani ya usambazaji. Jiometri iliyoboreshwa ya tundu la silinda ilipunguza kilele cha sehemu ya ujazo wa gesi katika eneo lote la mtiririko kutoka %12,17 hadi %7,95, sawa na upungufu wa %34,7, huku ufanisi wa ujazo ukibaki karibu %97,8; hata hivyo, mdundo wa shinikizo kwenye sahani ya usambazaji uliongezeka kwa %12,97.

Katika modeli ya breki ya dharura, pampu iliwekwa kwenye 2000 r/min huku shinikizo la kuchaji la awali la 3 MPa likiongezwa kwa haraka hadi 45 MPa, na mpaka mwingine wa shinikizo wa 45 MPa ukishushwa hadi 0 MPa na baadaye kurudishwa hadi 3 MPa. Pembe ya sahani iliyoinama pia ilibadilishwa kutoka 20° hadi 18,6°. Wakati wa ugeuzaji huu mkali wa shinikizo, sehemu ya jumla ya ujazo wa gesi ilifikia kiwango cha %12 karibu 0,12 s. Katika eneo la sahani ya usambazaji, kavitasheni yenye vilele vingi iliendelea takribani kati ya 0,10–0,15 s, huku thamani ya kilele ikiwa karibu %3,5.

Ujumbe muhimu wa kihandisi ni kwamba kupunguza kavitasheni huenda hakuhitaji kubuni upya sahani yote ya usambazaji au blocki ya silinda. Katika hali bora iliyopatikana na watafiti, radiusi ya kuingilia ya tundu la silinda ilikuwa R = 6,49 mm, pembe ya radiali α = 18,98°, na pembe ya mteremko wa axial θ = 63,74°. Hata hivyo, jiometri hii haijathibitishwa kwa jaribio la breki ya dharura la gari zima kwenye mashine halisi ya kuvuna pamba, na uboreshaji wa kavitasheni umeambatana na ongezeko la mdundo wa shinikizo.

Kwa mtazamo wa Uturuki: Matokeo yanaonyesha kwamba katika kubuni mashine za kilimo, mashine nzito na mifumo mingine ya haidroliki ya nguvu kubwa inayotumia uendeshaji wa hydrostatic wa mzunguko uliofungwa, mabadiliko ya ghafla ya mzigo hayapaswi kutathminiwa kwa kutegemea tu ufanisi wa kawaida wa pampu. Hata hivyo, si sahihi kuhamisha moja kwa moja jiometri bora ya utafiti huu kwa familia tofauti za pampu zinazotumiwa Uturuki. Kwa kila mfumo wa ndani, CFD na uthibitishaji wa majaribio unapaswa kurudiwa kwa kuzingatia ujazo wa pampu, sifa za mafuta, halijoto ya kazi, shinikizo la kuchaji, jiometri ya porti, mwendo wa sahani iliyoinama na mikunjo halisi ya shinikizo–muda wakati wa breki.

Kwa nini breki ya dharura husababisha kavitasheni katika pampu ya pistoni ya axial?

Katika mfumo uliotafitiwa, pampu ya pistoni ya axial ya mzunguko uliofungwa hutuma mafuta yenye shinikizo kwenda kwenye mota ya haidroliki wakati wa uendeshaji wa kawaida. Wakati wa breki ya dharura, kwa sababu ya inershia ya gari linalosonga, mota ya haidroliki huanza kutenda kama pampu, huku pampu kuu ikilazimishwa kwa hali ya passivu kufanya kazi kama mota. Kwa hiyo, majukumu ya upande wa shinikizo kubwa na wa shinikizo ndogo katika mzunguko uliofungwa hubadilika ndani ya muda mfupi sana.

Katika modeli, wakati wa mpito huu upande wa shinikizo ndogo hushuka chini ya shinikizo la kutenganika kwa hewa la 0,03 MPa lililowekwa kwa mafuta ya haidroliki. Katika halijoto za kazi zilizotumiwa, watafiti walichukulia kuwa mabadiliko makuu ya awamu yanatokana zaidi na gesi zisizoganda zilizoyeyushwa kutengana kutoka kwenye mafuta kuliko na uvukizaji wa mafuta yenyewe. Kwa sababu hiyo, mbinu ya Singhal Full Cavitation Model ilichaguliwa.

Hata hivyo, ugunduzi mkuu hauishii kwenye maelezo kwamba “shinikizo lilishuka na kavitasheni ikaanza.” Kontua za CFD zilionyesha kuwa viputo vya kavitasheni havikusambaa kwa usawa katika ujazo wote wa shinikizo ndogo, bali vilijilimbikiza hasa katika eneo jembamba lenye umbo la pete kwenye kiolesura cha tundu la silinda na sahani ya usambazaji. Katika eneo hilo hilo, kasi ya ndani ilifikia takribani 14,23 m/s.

Mlolongo wa kutokea kwa kavitasheni unaelezewaje?

Kuna mabadiliko ya asili ya eneo la msalaba na mwelekeo kati ya tundu la silinda na porti yenye umbo la figo kwenye sahani ya usambazaji. Tofauti kubwa ya shinikizo la mpito inayotokea wakati wa breki ya dharura huharakisha mtiririko kupitia uwazi huu mwembamba na kuunda jeti ya kubana. Baada ya jeti kugonga kuta za tundu la silinda na sahani ya usambazaji, hubadilika kuwa virindimo vinavyoshikamana na ukuta. Shinikizo tuli katika kiini cha virindimo hushuka zaidi, hivyo kurahisisha kutengana kwa gesi iliyoyeyushwa.

Watafiti wanatafsiri mlolongo huu kama utaratibu wa mrejesho chanya. Hata hivyo, hawakutosheka na hitimisho linalotegemea kontua za CFD pekee; pia walichunguza muundo wa virindimo kwa jaribio huru la PIV.

Modeli ya CFD inajumuisha vipengele gani vya kimwili?

Eneo la mtiririko wa pampu liligawanywa katika maeneo manne makuu: njia ya kuingilia, njia ya kutoka, njia ya sahani ya usambazaji na chumba cha pistoni. Katika maeneo yasiyotembea ilitumika mesh ya Cartesian yenye mpangilio, huku katika vyumba vya pistoni vinavyozunguka pamoja na blocki ya silinda na kusogea kwa axial ikitumika mesh inayotembea. Uhamishaji wa vigezo kati ya maeneo tuli na yanayotembea ulifanywa kupitia kiolesura cha mesh kisicholingana kikamilifu.

Pembe za njia zenye umbo la figo kwenye sahani ya usambazaji, mifereji ya kupunguza mshtuko na mpito wa tundu la silinda–sahani ya usambazaji zilitengenezwa kwa mesh nyembamba zaidi katika maeneo husika. Modeli iliyochaguliwa ilikuwa na takribani seli elfu 166 na ukubwa wa juu wa mesh wa 0,02 mm.

Suluhisho la mpito lilidumu 0,3 s, likiwa na hatua 2700 za muda na iteresheni 30 kwa kila hatua ya muda. Hesabu ilijumuisha takribani mizunguko 10 kamili ya kuzunguka. Modeli ya RNG k-ε ilitumika kwa turbulence, na Singhal Full Cavitation Model kwa mabadiliko ya awamu ya gesi–kiowevu.

Tofauti kati ya breki ya dharura na hali thabiti ilikuwa kubwa kiasi gani?

Katika hali thabiti, pampu iliwekwa kwenye ujazo wa juu na mzigo mkubwa; pembe ya sahani iliyoinama 20°, shinikizo la kuchaji 3 MPa, shinikizo la kutoka 45 MPa na kasi 2000 r/min. Katika hali hii, sehemu ya jumla ya ujazo wa gesi kwa kawaida ilibaki chini ya %0,5.

Katika breki ya dharura, kutokana na ugeuzaji wa haraka wa shinikizo, sehemu ya ujazo wa gesi ilifikia takribani %12 ndani ya 0,12 s. Katika njia ya kutoka, kulionekana kilele kikali lakini kifupi sambamba na kuporomoka kwa shinikizo, huku kavitasheni katika eneo la sahani ya usambazaji ikiwa na muundo wa vilele vingi kati ya 0,10–0,15 s na kupungua polepole hadi takribani 0,20 s. Tofauti hii inaunga mkono hitimisho kwamba tatizo muhimu la kihandisi si shinikizo la chini la jumla pekee, bali muundo wa mtiririko wa ndani.

Uthibitishaji wa majaribio ulikuwa na nguvu kiasi gani?

Utafiti ulitumia aina mbili za uthibitishaji. Ya kwanza ilikuwa jaribio la utendaji wa mzigo mkubwa kwenye pampu halisi ya mzunguko uliofungwa ya 180 mL/r. Kwa shinikizo la kutoka la 40 MPa, shinikizo nne za kuchaji kati ya 2,6–2,9 MPa na kasi sita za kuzunguka kati ya 800–2000 r/min zilijaribiwa. Kila hali ya kazi ilirudiwa mara tatu na wastani ukachukuliwa. Tofauti zote kati ya ufanisi wa ujazo uliopatikana kwa CFD na uliopimwa zilibaki chini ya %3,5.

Uthibitishaji wa pili ulilenga moja kwa moja muundo wa mtiririko. Kwa kuwa ufikiaji wa macho ndani ya pampu ya chuma haukuwezekana, modeli ya uwazi yenye ukubwa wa kijiometri takribani mara mbili iliundwa kwa kutumia kufanana kwa Reynolds. Modeli hiyo ilitengenezwa kwa resin ya fotosensitivu yenye uwazi mkubwa kwa uchapishaji wa pande tatu wa aina ya SLA. Maji yalitumika kama kiowevu cha jaribio ili kurahisisha ufikiaji wa macho.

Kipenyo cha pistoni ya pampu asilia kilikuwa 25,49 mm, huku katika modeli ya uwazi ya majaribio kilikuwa 51,98 mm. Kasi bainifu ya mtiririko katika prototaipu ilikuwa 3,98 m/s, na kasi ya modeli ya majaribio iliyotimiza kufanana kwa Reynolds ilikuwa 0,0995 m/s. Picha za PIV zilionyesha ulinganifu mzuri wa kimaelezo na nafasi za virindimo na mistari ya mtiririko iliyotabiriwa na CFD kwa Nafasi 1 na Nafasi 2; tofauti za kasi wastani katika sehemu bainifu zilibaki chini ya %10.

Jaribio la PIV lilithibitisha utaratibu gani?

Katika Nafasi 1, ncha ya mbele ya pistoni ilipolingana na mzizi wa mfereji wa kupunguza mshtuko, jaribio na uigaji vyote vilionyesha muundo wa virindimo viwili ulio wazi. Mtiririko uliharakishwa ulipopita kwenye mfereji, kisha ukagonga kuta na kutengeneza virindimo viwili tofauti.

Ilipohamishwa kwenda Nafasi 2, eneo linalofanya kazi la mtiririko liliongezeka, pembe ya jeti ikabadilika, kirindimo kimoja ndani ya chumba cha pistoni kikapungua na kirindimo kipya kikajitokeza upande mwingine. Mabadiliko haya ya anga yalionekana kwa namna inayofanana katika CFD na PIV. Kwa hiyo, lengo la optimizesheni halikuwa moja kwa moja “kupunguza viputo vya gesi,” bali kudhoofisha muundo wa kubana–jeti–kirindimo unaolisha viputo kila mara.

Ni vigezo gani vya kijiometri vilichunguzwa?

Jiometri ya awali ilifafanuliwa kuwa R = 6 mm, α = 17,74° na θ = 60°. Vigezo vitatu vya kijiometri vinawakilisha hatua tofauti za kimwili:

• Radiusi ya radiali R: Huamua ulinganifu wa eneo la msalaba kati ya tundu la silinda na porti yenye umbo la figo, pamoja na ukali wa kubana wa awali.
• Pembe ya radiali α: Huamua nafasi ya jamaa ya kuzunguka kati ya pistoni na mfereji wa sahani ya usambazaji, pamoja na eneo la mpito katika mzunguko mzima.
• Pembe ya mteremko wa axial θ: Huathiri maendeleo ya jeti, urejeshaji wa shinikizo na uendelevu wa kirindimo kinachoambatana na ukuta.

Vipimo vya CFD vya mpito vilifanywa katika masafa ya 5,0–6,5 mm kwa R; 16–19° kwa α; na 55–65,5° kwa θ.

Radiusi ya radiali iliathirije kavitasheni?

R ilipoongezeka, kilele cha sehemu ya jumla ya ujazo wa gesi kwa kawaida kilipungua. Kwa R = 5 mm, kilele cha jumla kilikuwa %15,059, huku kwa R = 6,5 mm kikishuka hadi %8,268. Hata hivyo, uhusiano haukuwa wa monotoni kamili; kwa R = 6 mm thamani iliongezeka tena hadi %10,040. Watafiti wanaeleza hali hii kwa mabadiliko ya pembe ya kugonga kwa jeti inapokaribia upana wa porti yenye umbo la figo na kutokea kwa virindimo vya pili.

Kulingana na hesabu za parameta, zaidi ya %75 ya kavitasheni ya mpito ilijilimbikiza katika maeneo ya sahani ya usambazaji na njia ya kutoka. Mgawanyo huu unaunga mkono umuhimu wa mabadiliko ya ghafla ya eneo la msalaba katika kuanzisha kavitasheni.

Kwa nini kuna nafasi muhimu katika pembe ya radiali?

Katika mabadiliko ya α, kavitasheni ilionyesha tabia ya kilele kimoja isiyolingana, na hali mbaya zaidi ilitokea karibu 17,74°. Pembe hii ililingana na Nafasi 1 ya jaribio la PIV, yaani hali ambayo ncha ya mbele ya pistoni inalingana na mzizi wa mfereji wa kupunguza mshtuko.

Katika nafasi hii eneo la mpito ni dogo zaidi, kubana ni kali zaidi na ukuaji wa viputo ni dhahiri zaidi. Watafiti wanasisitiza kwamba α si kigezo huru kabisa cha kubuni jiometri kama vigezo vingine viwili, bali ni mpaka wa kazi ambao pampu lazima ipitie wakati wa kuzunguka.

Kwa nini eneo bora la pembe ya mteremko wa axial ni finyu?

Kilele cha sehemu ya ujazo wa gesi katika eneo la sahani ya usambazaji kilishuka kutoka %6,14 kwa θ = 55° hadi %2,53 kwa 65°. Hata hivyo, θ ilipoongezwa hadi 65,5°, thamani ilipanda tena hadi %3,51.

Kuongeza mteremko kwa kiwango cha wastani hugeuza tundu la silinda kuwa njia inayopanuka kwa namna inayofaa zaidi, hivyo kuboresha urejeshaji wa shinikizo baada ya jeti na kudhoofisha virindimo vinavyoambatana na ukuta. Lakini pembe ikizidi takribani 65°, utengano wa boundary layer unaweza kuongezeka tena na virindimo vipya kuundwa. Kwa sababu hiyo, chanzo kilitathmini eneo la takribani 62–65° kuwa linafaa.

Optimizesheni ya malengo mengi ilifanywaje?

Katika tatizo kama breki ya dharura, ambako vilele vikubwa hutokea ndani ya muda mfupi sana, kuboresha wastani wa muda pekee hakukuchukuliwa kuwa kunatosha. Kwa hiyo, malengo matatu yaliundwa ili kuzingatia thamani kali katika mzunguko mzima wa mpito:

1. Kupunguza kilele cha sehemu ya ujazo wa gesi.
2. Kupunguza mdundo wa juu zaidi wa shinikizo.
3. Kudumisha ufanisi wa wastani wa ujazo wa mpito katika kiwango cha juu zaidi.

Kwa kuwa kuendesha CFD kamili moja kwa moja kwa kila jiometri mgombea ni ghali kihesabu, sampuli ziliundwa kwa Optimal Latin Hypercube Sampling, kisha modeli mbadala ya Kriging ikafunzwa kwa matokeo ya CFD na kukaguliwa kwa Leave-One-Out Cross-Validation. Baadaye, algorithimu ya NSGA-II ilitengeneza seti ya suluhisho za Pareto juu ya modeli ya Kriging.

Katika kuchagua suluhisho la mwisho, TOPSIS yenye uzani wa entropia ilitumika. Uzani wa kavitasheni, mdundo wa shinikizo na ufanisi wa ujazo uliwekwa kwa mtiririko huo kuwa 0,50 : 0,25 : 0,25. Hivyo, utaratibu wa uamuzi uliipa kupunguza kavitasheni uzani mara mbili ya kila lengo jingine la pekee.

Jiometri bora ni ipi?

Suluhisho hili linahitaji tu mabadiliko kwenye mpito wa kuingia na profaili ya axial ya tundu la silinda; kwa tathmini ya utafiti, halilazimishi kubadilisha usanifu wa jumla wa sahani ya usambazaji au blocki ya silinda.

Optimizesheni ilitoa matokeo gani?

Kilele cha sehemu ya ujazo wa gesi katika eneo lote la mtiririko kilishuka kutoka %12,17 hadi %7,95. Katika eneo la sahani ya usambazaji, thamani ilipungua kutoka %3,51 hadi %2,96. Wakati huo huo, ufanisi wa wastani wa ujazo wa mpito uliongezeka kidogo kutoka %97,79 hadi %97,83.

Gharama yake ni kuongezeka kwa mdundo wa shinikizo. Mdundo wa shinikizo wa sahani ya usambazaji uliongezeka kutoka 18,50 MPa hadi 20,90 MPa, sawa na takribani %12,97. Watafiti wanaeleza kuwa ingawa kulainisha jiometri hupunguza kubana na virindimo vya ndani, pia hubadilisha urejeshaji wa shinikizo na kasi ya mabadiliko ya mtiririko kwa kiwango cha jumla zaidi.

Kwa nini optimizesheni si suluhisho kamilifu?

Ongezeko la mdundo wa shinikizo si nambari ya pembeni tu. Watafiti wanajadili kuwa mashimo ya kina ya shinikizo la chini ya mara kwa mara yanaweza kuanzisha tena kutengana kwa gesi, urejeshaji mkali zaidi wa shinikizo unaweza kuharakisha kuporomoka kwa viputo, na baadhi ya virindimo vya kiwango kidogo vinaweza kuundwa upya. Hata hivyo, katika masafa yaliyochunguzwa, athari ya moja kwa moja ya jiometri katika kupunguza kavitasheni ilibaki kubwa kuliko athari hizi pinzani.

Sababu kuu ya suluhisho la mwisho kukubali mbadilishano huu ni kwamba katika hatua ya uamuzi ya TOPSIS kavitasheni ilipewa uzani 0,50, huku malengo mengine mawili yakipewa 0,25 kila moja. Kwa hiyo, matokeo si “uboreshaji wa juu zaidi kwa viashiria vyote kwa wakati mmoja,” bali ni maafikiano ya Pareto yanayotanguliza kwa makusudi udhibiti wa kavitasheni.

Matokeo yanayoungwa mkono na utafiti

• Wakati wa breki ya dharura, kavitasheni muhimu inaweza kujilimbikiza katika mpito wa tundu la silinda–sahani ya usambazaji.
• Katika hali zilizochunguzwa, jeti za kubana za ndani na virindimo vinavyoambatana na ukuta vina jukumu muhimu katika kuendeleza kavitasheni.
• Majaribio ya PIV yanaunga mkono kwa ubora na kwa kiasi muundo wa virindimo viwili uliotabiriwa na CFD.
• Kavitasheni iliweza kupunguzwa kwa kiasi kikubwa kwa kubadilisha radiusi ya kuingilia na profaili ya axial ya tundu la silinda.
• Katika matatizo ya mpito, kutumia thamani kali za mzunguko mzima kama malengo ya optimizesheni badala ya wastani pekee hufanya hali muhimu zionekane zaidi.
• Kupunguza kavitasheni na kupunguza mdundo wa shinikizo si lazima kusonge katika mwelekeo mmoja wa kijiometri.

Matokeo ambayo utafiti hauungi mkono au bado haujayajaribu

• Haijaonyeshwa moja kwa moja kwamba muundo ulioboreshwa huongeza maisha ya breki ya dharura katika mashine halisi ya kuvuna pamba.
• Hakuna jaribio la breki ya dharura la gari zima au mashine nzima lililofanywa kwa pampu iliyoboreshwa.
• Mpito kamili wa breki ya dharura haukuundwa upya kikamilifu kwenye benchi la majaribio la pampu halisi.
• Upungufu wa kavitasheni wa %34,7 hauwezi kuenezwa kwa pampu zote za pistoni za axial za mzunguko uliofungwa.
• Athari halisi ya muda mrefu ya ongezeko la %12,97 la mdundo wa shinikizo kwa mtetemo, kelele au uchovu haijapimwa kwa majaribio.
• Modeli ya Kriging hasa haitabiri mdundo wa shinikizo kwa ukamilifu; kosa la %8,00 liliripotiwa kwa lengo hili katika uthibitishaji huru wa CFD.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Sifa za msingi za pampu iliyochunguzwa

Parameta za msingi za CFD

Milinganyo ya msingi ya mtiririko wa awamu mbili

Katika mbinu ya mchanganyiko homogeneous Euler–Euler, uhifadhi wa molekuli umetolewa kama:

\[ \frac{\partial \rho_m}{\partial t}+\nabla\cdot(\rho_m\vec{u})=0 \]

Hapa \(\rho_m\) ni msongamano wa mchanganyiko, \(t\) ni muda, na \(\vec{u}\) ni vekta ya kasi ya mchanganyiko.

Mlinganyo wa momentum:

\[ \frac{\partial(\rho_m\vec{u})}{\partial t} +\nabla\cdot(\rho_m\vec{u}\vec{u}) = -\nabla p+ \nabla\cdot\left[ \mu_m(\nabla\vec{u}+\nabla\vec{u}^{T}) \right] \]

ulitumika. \(p\) ni shinikizo na \(\mu_m\) ni mnato wa dinamiki wa mchanganyiko.

Kwa uhamishaji wa molekuli wa awamu ya gesi:

\[ \frac{\partial(\rho_g\alpha_g)}{\partial t} +\nabla\cdot(\rho_g\alpha_g\vec{u}) = R_e-R_c \]

hutumika. Hapa \(\rho_g\) ni msongamano wa gesi, \(\alpha_g\) ni sehemu ya ujazo wa gesi, \(R_e\) ni neno la chanzo linalowakilisha kutengana kwa gesi, na \(R_c\) ni neno la kuyeyuka tena/kuganda. Shinikizo la ndani linaposhuka chini ya shinikizo la kutenganika kwa hewa, \(R_e\) hutawala.

Masharti ya mpaka ya breki ya dharura

Kufanana kwa Reynolds kwa PIV

Kwa kufanana kwa dinamiki kati ya modeli ya uwazi na pampu halisi:

\[ Re_p= \frac{\rho_p l_p u_p}{\mu_p} = Re_m= \frac{\rho_m l_m u_m}{\mu_m} \]

ilitumika. Hapa \(\rho\) ni msongamano, \(l\) ni urefu bainifu, \(u\) ni kasi bainifu, na \(\mu\) ni mnato wa dinamiki.

Katika kipimo cha PIV, tofauti ya kasi wastani katika sehemu bainifu kati ya jaribio na CFD ilikuwa chini ya %10, ikitoa uthibitisho wa majaribio kwa uundaji wa muundo wa ndani wa virindimo.

Vitendaji vya optimizesheni ya malengo mengi

Kwa kavitasheni, sehemu ya juu zaidi ya ujazo wa gesi iliyowastaniwa kwa ujazo katika mzunguko wote wa mpito inapunguzwa:

\[ \min f_1(x)= \max_{t\in[0,T]} \left( \frac{1}{V} \int_V \alpha(t)\,dV \right) \]

Hapa \(x=[R,\alpha,\theta]\) ni vekta ya vigezo vya kijiometri, \(V\) ni ujazo wa mtiririko unaotathminiwa, na \(\alpha\) ni sehemu ya ndani ya ujazo wa gesi.

Kwa mdundo wa shinikizo:

\[ \min f_2(x)= \max_{t\in[0,T]}p_{out}(t) - \min_{t\in[0,T]}p_{out}(t) \]

ilitumika. Ufafanuzi huu hupima tofauti kati ya shinikizo la juu na la chini zaidi la porti katika mzunguko mzima wa breki ya dharura.

Ufanisi wa wastani wa ujazo wa mpito ulifafanuliwa kama:

\[ \max f_3(x)= \frac{1}{T} \int_0^T \frac{q_a(t)}{q_{th}(t)} \,dt \]

Hapa \(q_a\) ni kiwango halisi cha mtiririko wa kutoka, na \(q_{th}\) ni kiwango cha mtiririko wa kinadharia kilichokokotolewa kutoka ujazo wa kijiometri na kasi ya papo hapo ya shafti.

Ulinganisho wa moja kwa moja wa matokeo yaliyoboreshwa

Makosa ya uthibitishaji huru wa CFD wa modeli ya Kriging

Kwa sababu mdundo wa shinikizo ni nyeti zaidi kwa muundo wa kina wa mtiririko, modeli mbadala iliutabiri kwa usahihi mdogo kuliko malengo mengine. Watafiti wanapendekeza kuwa katika siku zijazo sampuli nyingi zaidi au modeli mbadala za kiwango cha juu zaidi zinaweza kutumika.

Dokezo la Chanzo na Mbinu

Jina kamili la kazi asilia: Transient Cavitation Suppression in Closed-Circuit Pump Under Extreme Loading: Mechanism Analysis and Multi-Objective Optimization

Waandishi: Yue Wang, Yuhang Zhao, Mingyue Wang, Jin Zhang, Xu Wang, Ying Li na Xiangdong Kong.

Mpangilio wa waandishi: Mpangilio wa chanzo umehifadhiwa kama ulivyo.

Mchango sawa/mwandishi wa kwanza sawa: Haujaainishwa katika chanzo.

Mwandishi wa mawasiliano: Jin Zhang.

Taasisi: School of Mechanical Engineering, Yanshan University; Hebei Provincial Key Laboratory of Heavy Machinery Fluid Power Transmission and Control; State Key Laboratory of Crane Technology, Yanshan University; Yantai Eddie Hydraulic Technology Co., Ltd.

Jarida: Machines.

Mchapishaji: MDPI, Basel, Switzerland.

Juzuu / toleo / namba ya makala: 14(5), 541.

DOI: 10.3390/machines14050541.

Tarehe ya kupokelewa: 14 Aprili 2026.

Marekebisho: 8 Mei 2026.

Kukubaliwa: 11 Mei 2026.

Tarehe ya kuchapishwa: 12 Mei 2026.

Aina ya chanzo: Makala asilia ya utafiti iliyopitiwa na wataalamu; inajumuisha modeli ya CFD ya mpito, jaribio la utendaji wa pampu halisi, taswira ya mtiririko kwa PIV iliyosawazishwa kwa Reynolds na optimizesheni ya jiometri ya malengo mengi.

Hali ya mapitio: Ni makala ya jarida iliyopitiwa na wataalamu.

Leseni: Creative Commons Attribution (CC BY).

Kiungo rasmi: DOI 10.3390/machines14050541.

Ufadhili: Utafiti ulifadhiliwa na National Key Research and Development Program of China chini ya No. 2023YFB3406701.

Upatikanaji wa data: Waandishi waliripoti kuwa data itatolewa kwa ombi.

Mgongano wa maslahi: Mwandishi Xu Wang ni mfanyakazi wa Yantai Eddie Hydraulic Technology Co., Ltd. Waandishi wengine waliripoti kuwa utafiti ulifanywa bila mahusiano ya kibiashara au kifedha ambayo yanaweza kuleta mgongano wa maslahi.

Michango ya waandishi: Mbinu Y.W.; programu Y.W. na X.W.; uthibitishaji Y.W. na Y.Z.; uchambuzi rasmi Y.W.; utafiti Y.L. na X.K.; rasilimali Y.Z. na M.W.; usimamizi wa data Y.Z. na M.W.; rasimu ya kwanza Y.W.; mapitio na uhariri J.Z.; uoneshaji X.W.; usimamizi J.Z.; upatikanaji wa ufadhili J.Z.

Mitambo ya kisayansi, mipangilio ya CFD, matokeo ya PIV, uchambuzi wa parameta, vigezo vya optimizesheni na matokeo ya nambari katika maudhui haya ya Verianla yanategemea tu utafiti uliochunguzwa. Chanzo cha nje kimetumiwa tu kuthibitisha utambulisho wa bibliografia ya chapisho; hakuna ugunduzi mpya wa kisayansi ulioongezwa kutoka nje.

Vikwazo vikuu vya mbinu: Masharti kamili ya mpaka ya mpito wa breki ya dharura hayakuundwa upya kikamilifu kwenye benchi halisi la pampu. Uthibitishaji wa kiwango kikubwa wa CFD ulifanywa kwa majaribio thabiti ya mzigo mkubwa, huku uthibitishaji wa mtiririko wa ndani ukifanywa kwa modeli ya uwazi ya PIV yenye kufanana kwa Reynolds. Pampu iliyoboreshwa haijathibitishwa kwa jaribio la gari zima kwenye mashine halisi ya kuvuna pamba. Kosa la kutabiri mdundo wa shinikizo la modeli mbadala ya Kriging katika suluhisho bora ni %8,00. Kwa hiyo, ingawa utafiti unatoa mlolongo wenye nguvu wa modeli na uthibitishaji wa majaribio, si ushahidi wa uimara wa uwanjani au maisha ya huduma ya gari halisi.

Dokezo la istilahi ndani ya chanzo: Kilele cha sehemu ya ujazo wa gesi kilichoshuka kutoka %12,17 hadi %7,95 kinafafanuliwa katika muhtasari na hitimisho kama matokeo ya eneo lote/jumla la mtiririko, huku sentensi moja katika Sehemu ya 4.3 ikiita “cylinder bore region”. Katika matini ya Verianla, kwa kuendana na muhtasari mkuu wa bibliografia na hitimisho, limetumiwa neno “eneo lote la mtiririko”, huku tofauti ya ndani ya chanzo haijafichwa.