Utafiti huu unachunguza mienendo ya mota ya majimaji ya pistoni za radiali yenye mipigo mingi, yenye pistoni 10, nundu 8 za cam na ujazo wa kuhamisha wa 1248 cc/mzunguko, kwa kuunganisha modeli ya mfumo wa mwelekeo mmoja inayotegemea Amesim na uchanganuzi wa pande tatu wa Computational Fluid Dynamics (CFD) unaotegemea Simerics MP+. Tatizo kuu la utafiti ni kwamba uvujaji unaotokea katika pengo la takribani 10 µm pekee kati ya distribyuta na mwili wa silinda hauwakilishwi vya kutosha katika modeli za kawaida za mfumo wa 1D. Uchanganuzi wa CFD ulitumika kubainisha tabia ya uvujaji katika pengo hili la kiwango cha mikromita, na matokeo yaliyopatikana yaligeuzwa kuwa kazi sawia ya uvujaji na kuhamishiwa kwenye modeli ya Amesim. Katika modeli, kiwango cha wastani cha mtiririko wa kutoka kilikuwa takribani 59,1 L/min, torati inayozalishwa na pistoni takribani 6756 N·m, torati ya mzigo baada ya kuzingatia msuguano takribani 6109 N·m, ufanisi wa ujazo takribani %96 na ufanisi wa kimitambo takribani %90. Katika ulinganisho na torati za katalogi ya mtengenezaji, kosa la wastani liliripotiwa kuwa %1,6 na kosa la juu zaidi %5,3. Hata hivyo, matokeo haya yanaonyesha utendaji wa uigaji wa mfumo uliokalibishwa kwa CFD; modeli haipaswi kufasiriwa kama uthibitisho wa moja kwa moja wa majaribio kwa hali zote za uendeshaji.

Katika suluhisho la CFD, uvujaji wa wastani katika pengo la distribyuta–mwili wa silinda ulifafanuliwa kuwa takribani 0,27 L/min, na thamani hii ilitumika kubainisha radiusi ya nje sawia katika modeli ya uvujaji ya Amesim kuwa r₂ = 10 mm. Katika matokeo ya Amesim, njia nyingine ya uvujaji kati ya pistoni na mwili wa silinda ilikokotolewa kuwa takribani 0,73 L/min. Hivyo, modeli hutumia uigaji wa 1D unaofanya kazi kwa haraka katika kiwango cha mfumo na CFD ya kina ya 3D inayotumika tu katika eneo la ndani la mtiririko mdogo kama tabaka mbili zinazokamilishana.

Ugunduzi mwingine muhimu wa utafiti unahusu muda wa kufunguka na kufungwa kwa porti. Wakati safu madhubuti ya kufunguka kwa kila porti ya kuingiza au kutoa ilikokotolewa kuwa 10,96°, ndani ya hatua ya pembe ya 22,5° ya mfuatano kamili wa kujaza–kumwaga hutokea kipindi ambacho chumba cha pistoni hutengwa na njia ya kuingiza na kutoa kwa takribani 0,58°. Katika uigaji, wakati shinikizo la wastani la chumba lilikuwa takribani 40 MPa, ilionekana kuwa awamu hii iliyofungwa inaweza kusababisha kilele cha ndani cha shinikizo cha takribani 70 MPa, hasa karibu na kituo cha chini kabisa cha pistoni. Ugunduzi huu unaonyesha kwamba jiometri ya porti na profaili ya cam zinaweza kuathiri si ufanisi wa wastani pekee bali pia mabadiliko ya shinikizo na tabia ya torati.

Kwa mtazamo wa Uturuki: Utafiti haukufanywa kwenye mota maalum, hali maalum ya uendeshaji au data ya uwanjani kutoka Uturuki. Hata hivyo, mbinu ya kuhamisha taarifa ya uvujaji wa kiwango cha mikromita inayopatikana kutoka CFD kwenda kwenye modeli ya mfumo inayofanya kazi haraka inatoa njia ya kihandisi inayoweza kutathminiwa katika usanifu wa mashine na mifumo ya uhamishaji nguvu inayotumia uendeshaji wa majimaji. Kwa matumizi halisi nchini Uturuki, jiometri ya mota, toleransi za utengenezaji, mafuta ya majimaji yanayotumiwa, halijoto, shinikizo la uendeshaji, mzunguko wa mzigo na vipimo halisi vya uvujaji vinahitaji kuthibitishwa kando. Utafiti huu hautoi dhamana ya moja kwa moja ya ufanisi wa ujazo wa %96 au ufanisi wa kimitambo wa %90 kwa mota yoyote ya majimaji nchini Uturuki.

Tatizo kuu la utafiti ni nini?

Ingawa mota za pistoni za radiali ni mashine za majimaji zinazoweza kutoa torati kubwa kwa kasi ndogo ya mzunguko, mtiririko unaopita katika mapengo madogo ndani ya mota unaweza kuathiri moja kwa moja ufanisi wa ujazo. Katika muundo wa mipigo mingi, pistoni zinaposogea mbele na nyuma mfululizo kwenye nundu za pete ya cam, kufunguka na kufungwa kwa porti za kuingiza na kutoa, mabadiliko ya shinikizo katika vyumba vya pistoni na njia mbalimbali za uvujaji huingiliana kwa wakati mmoja.

Uigaji wa mfumo wa mwelekeo mmoja unaweza kukokotoa mienendo ya muda mrefu na ya jumla ya mota kwa kasi ya juu kiasi. Hata hivyo, haufai kutatua moja kwa moja muundo wote wa mtiririko wa pande tatu katika pengo la kiwango cha mikromita kati ya distribyuta na mwili wa silinda. CFD inaweza kutatua mtiririko wa kina katika maeneo haya madogo, lakini kuitumia kwa mota nzima ya majimaji na vipindi virefu vya muda huongeza gharama ya ukokotoaji. Swali kuu la kihandisi linaloshughulikiwa na utafiti ni jinsi ya kuunganisha faida za mbinu hizi mbili.

Jiometri ya mota iliyochunguzwa ikoje?

Mota iliyochanganuliwa ina ujazo wa kuhamisha wa 1248 cc/mzunguko. Mfumo una pistoni 10 za radiali na pete ya cam yenye nundu 8. Sifa kuu za kawaida zilizotolewa katika utafiti ni shinikizo la uendeshaji la 40 MPa, nguvu ya juu ya 41 kW, momenti ya inersia ya 0,054 kg·m² na kasi ya juu ya mzunguko ya 170 rpm.

Michoro ya sehemu na mwonekano wa mhimili katika utafiti inaonyesha kwamba pistoni zimesambazwa kwa mzunguko kwenye mwili wa mota na rola zilizo kwenye ncha za pistoni husogea kwenye pete ya cam na kubadilisha mwendo wa mstari wa radiali kuwa torati ya kuzungusha. Jozi za pistoni zinazokabiliana zina tofauti ya nafasi ya kijiometri ya 180°. Kwa sababu ya muundo wa nundu nane, kila pistoni hufanya mipigo minane katika mzunguko mmoja wa mota. Tofauti madhubuti ya awamu kati ya pistoni jirani ilikokotolewa kuwa 9°.

Tofauti ya awamu imefafanuliwa katika utafiti kwa uhusiano ufuatao:

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

Hapa \(N_L\) inawakilisha idadi ya nundu za cam, \(N_P\) idadi ya pistoni, na \(m\) kigawanyiko kikubwa zaidi cha pamoja cha namba hizi mbili. Kwa \(N_L=8\), \(N_P=10\) na \(m=2\), matokeo ni 9°.

Kwa nini profaili ya cam ya sinusoidal ni muhimu?

Nafasi ya radiali ya pistoni hutegemea pembe ya kuzunguka ya pete ya cam. Katika utafiti, profaili ya cam iliwakilishwa kwa kazi ya sinusoidal, na nafasi, kasi na mkono wa momenti wa rola za pistoni zilitolewa kutoka kwenye uhusiano huu wa kijiometri. Torati ya mota baadaye ilikokotolewa kwa kuchanganya nguvu ya majimaji kwenye kila pistoni na mkono wake wa momenti.

Uhusiano mkuu wa nafasi ya radiali ya rola ya pistoni umetolewa katika utafiti kama ifuatavyo:

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

Hapa \(d_{\min}\) inawakilisha umbali mdogo wa radiali katika kituo cha chini kabisa, \(c=d_{\max}-d_{\min}\) mpigo wa pistoni, na \(\phi\) nafasi ya pembe kwenye cam. Katika jiometri ya mota, nafasi ya juu zaidi ya pistoni ni 111,3 mm, nafasi ya chini zaidi ya pistoni 97,8 mm, radiusi ya rola 5,75 mm, radiusi ya porti 4,25 mm na radiusi ya distribyuta 44,5 mm.

Eneo la kufunguka kwa porti lilimodeliwaje?

Ili mtiririko wa majimaji uweze kuingia au kutoka kwenye chumba cha pistoni, porti kwenye mwili wa silinda unaozunguka na porti kwenye distribyuta isiyozunguka lazima zipishane kijiometri. Watafiti walifafanua kupishana huku kihisabati kupitia eneo la makutano la porti mbili za duara.

Radiusi za porti za distribyuta na silinda zilichukuliwa kuwa sawa, na \(R_p=4,25\) mm pamoja na radiusi ya kituo cha distribyuta \(R_d=44,5\) mm zilitumika. Kwa jiometri hii, safu madhubuti ya kufunguka kwa porti:

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

ilipatikana. Namba hii baadaye iliingizwa katika kazi za Amesim zinazoamua pembe ambazo mtiririko wa kuingiza na kutoa unaunganishwa na chumba cha pistoni.

Kwa nini uvujaji ulimodeliwa kwa njia mbili tofauti?

Utafiti unagawanya uvujaji ndani ya mota katika njia mbili kuu: uvujaji kati ya pistoni na mwili wa silinda na uvujaji kati ya distribyuta na mwili wa silinda.

Kwa kuwa pengo kati ya pistoni na silinda huunda jiometri ya silinda, mbinu ya mtiririko lamina katika pengo la annular ilitumika:

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

Hapa \(Q\) inawakilisha kiwango cha mtiririko wa uvujaji, \(\Delta P\) tofauti ya shinikizo kati ya maeneo mawili, \(\mu\) mnato wa dinamiki, \(L\) urefu wa mgusano, \(r_c\) pengo na \(d_p\) kipenyo cha pistoni. Kuwepo kwa nguvu ya tatu ya pengo katika uhusiano huu kunaonyesha msingi wa kihisabati wa kwa nini mabadiliko madogo ya pengo yanaweza kuwa na athari kubwa kwenye uvujaji.

Uvujaji kati ya distribyuta na mwili wa silinda ulimodeliwa kwa mbinu ya bearing ya hydrostatic:

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

Changamoto muhimu hapa ni kwamba kwa sababu distribyuta ina porti nyingi, mtiririko halisi tata hauwezi kuwakilishwa moja kwa moja kwa radiusi moja ya nje ya uchanganuzi. Kwa hiyo watafiti walitumia thamani ya \(r_2\) si kama radiusi halisi ya porti moja bali kama kigezo sawia kilichojumlishwa kinachowakilisha tabia ya eneo lote la uvujaji.

CFD na modeli ya 1D ziliunganishwaje?

Eneo la kina la uvujaji kati ya distribyuta na mwili wa silinda lilimodeliwa kwa pande tatu kwa kutumia Simerics MP+. Katika mesh ya CFD, urefu wa pengo ni 10 µm na tabaka tano za mesh zilitumika katika upana wa pengo hili jembamba. Mesh ya Case 2 iliyochaguliwa kwa uchanganuzi wa mwisho ina seli 296.372 na nodi 390.863.

Kimiminika cha kufanya kazi ni mafuta ya majimaji ISO VG 46, na halijoto ya uendeshaji ilichukuliwa kuwa 323 K. Katika masharti ya mipaka ya CFD, shinikizo la kuingiza ni 40 MPa, shinikizo la kutoa 0,1 MPa na kasi ya mzunguko 49 rpm. Kimiminika pia kilimodeliwa kama mchanganyiko wa gesi–kimiminika wenye uwiano thabiti wa wingi wa gesi wa \(9\times10^{-5}\).

Mnato wa dinamiki ulidhaniwa kutegemea shinikizo na uhusiano wa Barus ulitumika:

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

Hapa mnato wa marejeo ni \(\mu_0=0,02407\) Pa·s na mgawo wa shinikizo–mnato ni \(\alpha=1,9\times10^{-8}\) Pa⁻¹. Katika suluhisho la muda la CFD, muda wa sampuli/hatua ya wakati ulipewa kuwa 0,0001 s na muda wote wa uigaji 2 s.

Uhuru wa mesh ulionyesha nini?

Mesh ya CFD ililinganishwa katika viwango vinne tofauti vya azimio. Katika jedwali la utafiti, kiwango cha uvujaji cha 0,2861 L/min kiliripotiwa kwa Case 1 yenye seli 101.205, 0,2844 L/min kwa Case 2 yenye seli 296.372, 0,2844 L/min kwa Case 3 yenye seli 729.588 na 0,2843 L/min kwa Case 4 yenye seli 988.673. Ufanisi wa ujazo ulikuwa %96,4 katika Case 1 na %97,3 katika mesh nyingine tatu.

Waandishi walisema kwamba baada ya Case 2 kosa la jamaa lilibaki ndani ya %0,01 na hivyo wakachagua Case 2 kama mesh inayofaa kwa uwiano kati ya gharama ya ukokotoaji na uthabiti wa suluhisho. Hata hivyo, kwa kuwa thamani zilizochapishwa kwenye jedwali zimetolewa kwa idadi ndogo ya nafasi za desimali, kauli hii ya usahihi wa kosa haiwezi kuthibitishwa kwa kujitegemea kwa kutumia tu thamani zilizozungushwa kwenye jedwali.

Uvujaji wa CFD ulihamishwaje kwenda Amesim?

Katika sehemu ya matokeo ya CFD, uvujaji wa wastani katika pengo la distribyuta–mwili wa silinda umetolewa kuwa takribani 0,27 L/min. Watafiti walirekebisha kwa kurudia kigezo \(r_2\) katika mlinganyo wa uvujaji wa hydrostatic hadi kazi ya uvujaji ya Amesim ilipoweza kuzalisha tena wastani huu wa CFD, na hatimaye \(r_2=10\) mm ikatumika.

Hapa kuna maelezo muhimu ya chanzo: katika jedwali la uhuru wa mesh, thamani ya uvujaji ya Case 2 iliyochaguliwa ni 0,2844 L/min, ilhali katika sehemu ya matokeo wastani wa CFD wa takribani 0,27 L/min ulitumika kwa kalibrashi ya modeli. Kwa kuwa utafiti haujaeleza tofauti hii kando, thamani hizi mbili hazipaswi kuunganishwa kuwa thamani moja sahihi. 0,2844 L/min ni matokeo ya Case 2 katika jedwali la uhuru wa mesh; takribani 0,27 L/min ni wastani uliotumiwa baadaye na waandishi katika uainishaji wa uvujaji na kalibrashi ya Amesim.

Mienendo ya mota ilionyesha nini?

Katika uigaji wa Amesim, mota ilikamilisha mzunguko wa 360° kwa takribani 1,3 s na kasi ya wastani ya mzunguko ilikuwa takribani 47 rpm. Kasi ya 49 rpm iliyotumika katika sharti la mpaka la CFD na matokeo ya takribani 47 rpm katika Amesim si thamani sawa na zinapaswa kutathminiwa katika miktadha yao ya uchanganuzi.

Ishara za porti zilisawazishwa na mwendo wa pistoni: wakati wa mpigo wa juu porti ya kuingiza ilifunguka na kuingiza mtiririko kwenye chumba cha pistoni, na wakati wa mpigo wa chini porti ya kutoa ilifunguka ili kuondoa mtiririko. Kwa kuwa kila porti hufanya kazi kwa 10,96°, katika hatua kamili ya porti ya 22,5° hutokea eneo fupi lililofungwa la takribani 0,58°.

Katika eneo hili lililofungwa chumba cha pistoni hutengwa kwa muda na kuingiza na kutoa. Karibu na kituo cha chini kabisa, kasi ya mabadiliko ya ujazo inapopungua kutokana na mkunjo wa cam, shinikizo liliongezeka kwa kiasi kikubwa katika modeli. Ingawa shinikizo la wastani la uendeshaji lilikuwa takribani 40 MPa, kilele cha ndani kilifikia takribani 70 MPa. Utafiti unataja kwamba marekebisho kama kutumia pembe ya kulainisha kwenye pete ya cam au kuongeza notch kwenye jiometri ya porti yanaweza kupunguza ukali wa mpito huu, lakini haujafanya uboreshaji wa kina wa chaguo hizi katika utafiti huu.

Njia za uvujaji ni kubwa kiasi gani?

Katika matokeo ya Amesim, uvujaji kati ya pistoni na mwili wa silinda ulikokotolewa kuwa takribani 0,73 L/min, na uvujaji kati ya distribyuta na mwili wa silinda uliokalibishwa kwa CFD kuwa takribani 0,27 L/min. Namba hizi mbili zinawakilisha njia tofauti za kijiometri za uvujaji katika hali ileile ya uendeshaji ya modeli.

Katika ulinganisho huu, uvujaji uliomodeliwa kati ya pistoni na silinda ni mkubwa kuliko uvujaji kati ya distribyuta na mwili wa silinda. Hata hivyo, utafiti hauenezi uwiano huu kwa mota zote za pistoni za radiali; thamani hutegemea jiometri ya mota iliyochunguzwa na hali za modeli.

Matokeo makuu ya utendaji ni yapi?

Kwa mzunguko mmoja kamili wa mota, kiwango cha wastani cha mtiririko wa kutoa kilikokotolewa kuwa takribani 59,1 L/min. Torati ya mota inayozalishwa na pistoni ilikuwa takribani 6756 N·m, ilhali torati ya mzigo baada ya kuzingatia msuguano ilikuwa takribani 6109 N·m. Katika sehemu ya matokeo kiwango cha mtiririko wa kuingiza kimetolewa kuwa 61,5 L/min, na ufanisi wa ujazo unaolingana nao umekokotolewa kuwa takribani %96 na ufanisi wa kimitambo takribani %90.

Uchanganuzi wa unyeti ulifunua nini?

Watafiti walibadilisha vigezo viwili muhimu vya modeli ya uvujaji inayotegemea CFD ndani ya ±%20 ya thamani zao za marejeo: urefu wa pengo \(h\) kati ya distribyuta na mwili wa silinda na radiusi ya nje sawia \(r_2\).

Urefu wa pengo ulipoongezeka, ufanisi wa ujazo ulipungua kwa mwelekeo mmoja. Mabadiliko katika ufanisi wa kimitambo yalibaki madogo sana. \(r_2\) ilipoongezeka, ufanisi wa ujazo uliongezeka, lakini athari hii iliripotiwa kuwa dhaifu kuliko athari ya urefu wa pengo. Matokeo haya yanaonyesha kwamba utendaji wa modeli, hasa kwa hasara za ujazo, ni nyeti kwa urefu wa pengo.

Kwa upande wa torati, urefu wa pengo ulipobadilishwa torati ya wastani ilibadilika takribani kati ya −%1,0 na +%0,5, na ripple ya torati ikabadilika kwa takribani pointi 0,2 za asilimia. Katika mabadiliko ya \(r_2\), torati ya wastani ilibaki ndani ya takribani ±%0,5, ilhali mabadiliko katika ripple ya torati yalifikia takribani pointi 0,4 za asilimia. Kwa tafsiri ya waandishi, torati ya wastani ni nyeti zaidi kwa urefu wa pengo, na ripple ya torati ni nyeti zaidi kwa \(r_2\), ambayo inawakilisha mgawanyo wa uvujaji; hata hivyo, ukubwa wa athari zote mbili katika kiwango cha mfumo ni mdogo.

Uthibitishaji dhidi ya data ya katalogi ya mtengenezaji ulikuwa na mafanikio kiasi gani?

Torati ya modeli ililinganishwa na mikunjo ya katalogi ya mtengenezaji katika viwango vya shinikizo vya 10, 15, 20, 25, 30, 35 na 40 MPa kwa kasi tofauti za mzunguko. Uigaji ulifuata mwelekeo wa jumla na ukubwa wa torati ya katalogi katika safu ya uendeshaji iliyochunguzwa.

Thamani za kiasi za kosa zilizotolewa na utafiti ni:

• Kosa la juu zaidi la torati: %5,3
• Kosa la chini zaidi la torati: %0,1
• Kosa la wastani la torati: %1,6

Matokeo haya yanaunga mkono kwamba modeli inalingana vizuri na data ya katalogi katika utabiri wa torati. Hata hivyo, ulinganisho wa katalogi hauchukui nafasi ya jaribio la kina na huru la maabara; hasa, hauwezi kutumiwa kuhitimisha kwamba mtiririko wa pengo la mikromita, kilele cha muda cha shinikizo cha 70 MPa na uwanja mzima wa mtiririko wa ndani vilipimwa moja kwa moja katika mota halisi.

Matokeo yanayoungwa mkono na utafiti

• Taarifa ya uvujaji wa kiwango cha mikromita iliyopatikana kwa uchanganuzi wa ndani wa CFD inaweza kuhamishwa kwenye modeli ya mfumo wa 1D Amesim kupitia kazi sawia.
• Katika mota na hali za modeli zilizochunguzwa, uvujaji wa distribyuta–mwili wa silinda umeweza kuwakilishwa kwa maana katika utendaji wa mfumo.
• Modeli ilitoa ufanisi wa ujazo wa takribani %96 na ufanisi wa kimitambo wa takribani %90.
• Torati iliyosimuliwa ilionyesha kosa la wastani la %1,6 dhidi ya data ya katalogi ya mtengenezaji katika hali zilizochunguzwa.
• Urefu wa pengo una athari kubwa zaidi kwa hasara za ujazo kuliko radiusi ya nje sawia.
• Eneo fupi la kutengwa kwa porti linaweza kuunda ongezeko la ndani la shinikizo linalofikia takribani 70 MPa katika modeli.

Matokeo ambayo utafiti hauungi mkono au bado haujajaribu

• Modeli haionyeshi kwamba mota zote za pistoni za radiali zina thamani sawa za uvujaji, ufanisi au torati.
• Ufanisi wa ujazo wa takribani %96 na wa kimitambo wa takribani %90 si dhamana kwa shinikizo, halijoto, kasi na hali zote za uchakavu.
• Kilele cha shinikizo cha takribani 70 MPa si thamani ya jumla kwa mota zote iliyothibitishwa kwa jaribio huru la kina la shinikizo la kimwili katika utafiti huu.
• Kiasi ambacho pembe ya kulainisha pete ya cam au notch za porti zinaweza kupunguza kilele cha shinikizo hakijaboreshwa katika utafiti huu.
• Haijaonyeshwa kwamba mbinu ya modeli inayotegemea CFD itatoa kiwango kilekile cha kosa katika jiometri nyingine za mota.
• Utafiti hautoi matokeo ya moja kwa moja kuhusu uimara wa uchakavu wa muda mrefu, mabadiliko ya toleransi za utengenezaji au maisha halisi ya uwanjani.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Lengo la uchanganuzi na mfumo wa kimwili

Mfumo unaolengwa katika utafiti ni mota ya pistoni za radiali yenye mipigo mingi, ujazo wa kuhamisha wa 1248 cc/mzunguko, pistoni 10 na nundu 8. Modeli inashughulikia mwendo wa pistoni, muda wa porti, uzalishaji wa torati na njia mbili kuu za uvujaji wa ndani ndani ya mfumo mmoja.

Modeli ya 1D Amesim

Katika modeli ya Amesim, ishara ya pembe inayopatikana kutoka kwenye mzigo unaozunguka kwanza hubadilishwa kuwa ishara za pembe za pistoni zenye tofauti ya awamu ya 9°. Ishara hizi hutumiwa kubainisha uhamisho, kasi na mkono wa momenti unaohitajika kwa kukokotoa torati ya kila pistoni. Taarifa hiyo hiyo ya pembe hutumwa kwenye vitalu vya kazi vinavyounda maeneo madhubuti ya kufunguka kwa porti za kuingiza na kutoa.

Muunganisho wa kuingiza na kutoa wa kila chumba cha pistoni unasimamiwa na ishara yake ya porti. Nguvu ya majimaji inayotokea kwenye pistoni huzidishwa kwa mkono wa momenti na kubadilishwa kuwa torati, na michango ya pistoni zote huhamishiwa kwenye mzigo unaozunguka. Modeli ina njia za uvujaji wa pistoni–silinda na distribyuta–mwili wa silinda.

Modeli ya CFD

Kigezo kikuu cha muunganisho wa CFD–1D

Katika uchanganuzi wa CFD, uvujaji wa wastani katika pengo la distribyuta–mwili wa silinda umetolewa katika sehemu ya matokeo kuwa takribani 0,27 L/min. Radiusi ya nje sawia katika mlinganyo wa uvujaji wa hydrostatic ilirekebishwa kwa kurudia ili modeli ya Amesim iweze kuzalisha tena thamani hii, na r₂ = 10 mm ikachaguliwa.

Muda wa porti na shinikizo

Safu madhubuti ya kufunguka kwa porti moja ni 10,96°. Kutokana na jiometri ya porti nane za kuingiza na nane za kutoa, hatua ya pembe ya mfuatano mmoja wa kujaza–kumwaga ni 22,5°. Kuondoa safu mbili za kufunguka kwa porti huacha kipindi cha chumba cha pistoni kilichotengwa cha takribani 0,58°. Katika modeli, kipindi hiki kinaendana na kilele cha ndani cha shinikizo cha takribani 70 MPa hasa karibu na kituo cha chini kabisa.

Muhtasari wa kiufundi wa matokeo makuu

Matokeo haya yakitathminiwa pamoja yanaonyesha kwamba tabia ya ndani ya uvujaji wa kiwango cha mikromita iliyobainishwa na CFD inaweza kuhamishwa kwenye modeli ya 1D yenye mzigo mdogo wa ukokotoaji, na modeli inaweza kuzalisha kwa karibu mikunjo ya torati ya katalogi katika safu ya uendeshaji iliyochunguzwa. Mchango wa kisayansi wa utafiti si suluhisho jipya la CFD pekee wala modeli ya Amesim pekee, bali ni uhusiano wa uainishaji wa uvujaji uliojengwa kati ya viwango hivi viwili vya uundaji modeli.

Maelezo ya Chanzo na Mbinu

Jina kamili la awali la utafiti: Dynamic Modeling of Multi-Stroke Radial Piston Motor with CFD-Informed Leakage Characterization

Waandishi na mpangilio: Manhui Woo; Sangwon Ji.

Mchango sawa/uandishi wa kwanza sawa: Hakuna tamko la mchango sawa au uandishi wa kwanza sawa katika utafiti.

Mwandishi wa mawasiliano: Sangwon Ji.

Taasisi: 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.

Aina ya chanzo na hali ya mapitio: Makala ya utafiti iliyopitiwa na wataalamu.

Jarida: Actuators.

Mchapishaji: MDPI, Basel, Switzerland.

Rekodi ya kibibliografia: Actuators 2026, 15, 54.

DOI: 10.3390/act15010054

Tarehe ya kupokelewa: 9 Desemba 2025.

Marekebisho: 9 Januari 2026.

Kukubaliwa: 10 Januari 2026.

Kuchapishwa: 13 Januari 2026.

Kiungo rasmi cha uchapishaji: https://www.mdpi.com/2076-0825/15/1/54

Kiungo cha DOI: https://doi.org/10.3390/act15010054

Leseni: Creative Commons Attribution — CC BY. Makala imechapishwa kwa ufikiaji huria.

Ufadhili: Utafiti uliungwa mkono chini ya Manufacturing-based Production System Program inayofadhiliwa na Republic of Korea Ministry of Trade, Industry and Energy (MOTIE), No. 20018662.

Upatikanaji wa data: Waandishi wanaeleza kwamba michango ya awali inapatikana ndani ya makala na maswali zaidi yanaweza kuelekezwa kwa mwandishi wa mawasiliano.

Mgongano wa maslahi: Waandishi wametangaza kwamba hakuna mgongano wa maslahi.

Michango ya waandishi: Manhui Woo alifanya uundaji wa dhana, programu na uandishi wa rasimu ya kwanza. Sangwon Ji alishiriki katika uthibitishaji, mapitio/uhariri na upatikanaji wa ufadhili. Waandishi wote wawili walisoma na kuidhinisha maandishi ya mwisho.

Kikomo cha kimethodolojia: Utafiti ni kazi ya uigaji wa mfumo wa mwelekeo mmoja unaoongozwa na CFD. Uvujaji wa kiwango cha mikromita kati ya distribyuta na mwili wa silinda uliainishwa kwa uchanganuzi wa Simerics MP+ CFD na kuhamishwa kwenye modeli ya Amesim kama kigezo sawia cha uvujaji. Uthibitishaji wa utendaji wa jumla wa mota unategemea ulinganisho wa torati na data ya katalogi ya mtengenezaji. Kwa hiyo, matokeo hayapaswi kuchukuliwa kuwa mbadala wa majaribio ya kina na huru ya mota halisi au majaribio ya muda mrefu ya uwanjani.

Dokezo la namba ndani ya chanzo: Katika jedwali la uhuru wa mesh, kiwango cha uvujaji kwa Case 2 iliyochaguliwa yenye seli 296.372 kimetolewa kuwa 0,2844 L/min, ilhali katika sehemu ya matokeo na kalibrashi wastani wa uvujaji wa CFD wa takribani 0,27 L/min umetumika. Chanzo hakielezi tofauti hii kando; katika maandishi haya ya Verianla, thamani zote mbili zimehifadhiwa katika miktadha yao iliyochapishwa.

Maelezo haya ya Verianla yanategemea utafiti uliopitiwa pekee kwa upande wa maudhui ya kisayansi. Utambulisho wa kibibliografia umethibitishwa kwa rekodi rasmi ya uchapishaji, na hakuna ugunduzi mpya wa majaribio, namba, mekanizimu au matokeo ya utendaji yaliyoongezwa kutoka vyanzo vya nje.