Ин таҳқиқот бо истифода аз динамикаи ҳисоббарории ҷараёнҳои моеъ (CFD)-и гузаро меомӯзад, ки ҷараён дар дохили тела‌دهандаи электро-гидравликӣ (electro-hydraulic thruster, EHT), ки раванди раҳо кардани тормози электро-гидравликиро иҷро мекунад, чӣ гуна ба гирдбодҳо табдил меёбад ва ин гирдбодҳо аз часпакии моеъ ва суръати муҳаррик чӣ гуна таъсир мегиранд. Муҳаққиқон дар дохили EHT се сохтори асосии гардишро муайян кардаанд, ки α, β ва γ ном доранд. Мувофиқи натиҷаҳои модел, гирдбодҳои α ва β гардишҳое мебошанд, ки ба интиқоли самараноки моеъ ба зери поршен монеъ шуда, ба талафоти иловагии энергия оварда мерасонанд; гирдбоди γ бошад минтақаи асосии гардишест, ки дарозшавии поршенро дастгирӣ мекунад. Бо зиёд шудани часпакӣ аз 54,5 Pa·s то 101,5 Pa·s суръати қуллавии гирдбоди γ аз 0,39 m/s то 0,21 m/s ва фишори миёнаи зери поршен аз 0,178 MPa то 0,096 MPa коҳиш ёфтааст. Афзоиши суръати муҳаррик аз 200 rad/s то 500 rad/s бошад суръати қуллавии гирдбоди γ-ро аз 0,09 m/s то 0,58 m/s ва фишори миёнаи зери поршенро аз 0,0263 MPa то 0,435 MPa зиёд кардааст. Бо вуҷуди ин, ҳамаи ин натиҷаҳо ба симулятсияи гузарои CFD асос ёфтаанд; таҳқиқот таҷрибаи прототипи физикӣ ё тасдиқи саҳроиро пешниҳод намекунад.

Ҳолати ибтидоии тормози электро-гидравликӣ ҳолати тормозкунӣ мебошад. Вақте муҳаррики EHT кор намекунад, поршен дар ҳолати ақибкашида қарор дорад ва системаи пружинаҳо фишанги тормозро ба тарафи барабан фишор медиҳад. Вақте тормоз раҳо карда мешавад, муҳаррики EHT чархпарраро мегардонад; моеъ дар атрофи чархпарра ва плитаи роҳнамо давр зада, дар зери поршен фишор ба вуҷуд меорад. Вақте поршен ба боло дароз мешавад, қувваи пружина мағлуб шуда, фишангҳои тормоз кушода мешаванд ва барабани тормоз озод мегардад.

Бозёфти асосии таҳқиқот ин аст, ки ҳамаи гирдбодҳои дохили EHT як вазифа надоранд. Гирдбоди α байни болои чархпарра ва поёни плитаи роҳнамо, гирдбоди β бошад дар минтақаи плитаи роҳнамо ва зери поршен қисми ҷараёнро ба гардиши баръакс меандозанд ва интиқоли асосии ба боло равонаро душвор мекунанд. Баръакс, гирдбоди γ гардиши асосӣ аст, ки аз минтақаҳои берунӣ ба зери поршен боло рафта, аз марказ дубора ба чархпарра бармегардад. Аз ин рӯ, муҳаққиқон нигоҳ доштани гирдбоди γ-ро ҳамчун талаботи асосӣ барои кори раҳо кардани тормози EHT шарҳ медиҳанд.

Бо зиёд шудани часпакӣ суръатҳои мутлақи қуллавии ҳамаи гирдбодҳо кам мешаванд; аммо сустшавии гирдбоди муфиди γ қавитар аст. Дар 54,5 Pa·s таносуби суръати α/γ %94,9 ва β/γ %64,1 буд, дар 101,5 Pa·s бошад ин таносубҳо мутаносибан то %166,7 ва %104,8 афзуданд. Ин афзоиш маънои онро надорад, ки гирдбодҳои зараровар мутлақан қавитар шудаанд; балки нишон медиҳад, ки аз сабаби тезтар суст шудани гирдбоди γ ҳокимияти нисбии онҳо афзудааст.

Афзоиши суръати муҳаррик ҳар се гирдбодро қавитар кардааст. Аммо дар фосилаи 200–500 rad/s афзоиши суръати қуллавии гирдбоди γ дар манбаъ %544,4 ҳисоб шудааст, дар ҳоле ки барои α ва β афзоишҳо мутаносибан %169,6 ва %173,3 мебошанд. Аз ин рӯ, суръати баланд метавонад гардиши асосии пешбарандаро қавитар кунад, вале ҳамзамон гирдбодҳои α ва β-ро, ки талафоти энергия ба вуҷуд меоранд, низ калон мекунад. Таҳқиқот бинобар ин суръати аз ҳама баланди муҳаррикро худкорона беҳтарин нуқтаи корӣ намешуморад.

Аз нуқтаи назари Туркия, таҳқиқот барои механизмҳои саноатие, ки кран, бардошт ва тормози гидравликӣ истифода мебаранд, як чаҳорчӯбаи тарҳи ададӣ пешниҳод мекунад, ки дар он часпакии равған дар ҳарорати паст ва суръати муҳаррик бояд якҷо ба назар гирифта шаванд. Аммо қиматҳои часпакӣ, суръат ва фишори гузоришшуда ба як геометрияи EHT ва фарзияҳои муайяни CFD тааллуқ доранд. Дар тарҳи дигари тормоз ё тела‌دهанда, ба ҷойи истифодаи мустақими ин қиматҳо ҳамчун нуқтаи танзим, бояд дар геометрия ва моеъи ҳамон система таҳлили таҷрибавӣ ё ададии тасдиқшуда анҷом дода шавад.

Тормози электро-гидравликӣ чӣ гуна кор мекунад?

Тормози электро-гидравликии дар таҳқиқот баррасишуда (electro-hydraulic brake, EHB) ба механизми тормозкунӣ ва раҳо кардани тормози системаи бардоштани дарвозаи навъи крани собит татбиқ шудааст. Система аз тела‌دهандаи электро-гидравликӣ, гурӯҳи пружинаҳо, асои пайвастшавии танзимшаванда, плитаи интиқол, барабани тормоз, унсурҳои такягоҳ ва ду фишанги тормоз иборат аст.

Дар ҳолати тормозкунӣ муҳаррики EHT меистад ва поршен ақиб кашида мешавад. Пружинаи кашидашуда механизми интиқолро ба поён мекашад ва ду фишанги тормозро ба тарафи барабан мебандад. Ҳамин тавр барабан меҳвари бардоштанро мегирад ва тормозкунии механикӣ ба вуҷуд меояд.

Ҳангоми раҳо кардани тормоз муҳаррики EHT кор мекунад. Чархпарра ба моеъ энергияи кинетикӣ медиҳад ва моеъ ба зери поршен интиқол ёфта, қувваи гидравликии ба боло равонаро ба вуҷуд меорад. Вақте ин қувва кофӣ мешавад, поршен қувваи пружинаро мағлуб карда дароз мешавад ва фишангҳои тормоз ба ду тараф кушода мешаванд.

Моеъ дар дохили EHT кадом роҳро тай мекунад?

Модели сеандозаи EHT аз корпуси болоӣ, асои поршен, поршен, плитаи роҳнамо, зарфи равған, чархпарра, корпуси поёнӣ ва ҷузъҳои муҳаррик иборат аст.

Вақте чархпарра мегардад, моеъи минтақаи поёнӣ ҳам дар самти гирдогирдӣ давр мезанад ва ҳам дар самти радиалӣ ба берун ҳаракат мекунад. Моеъ аз байни парраҳои плитаи роҳнамо ба боло гузашта, ҳангоми расидан ба зери поршен дар он фишори гидравликӣ ба вуҷуд меорад. Баъдан ҷараён аз кушодагии марказӣ ба поён, ба болои чархпарра баргашта, гардиши пӯшида ба вуҷуд меорад.

Ин ҷараён танҳо ҳаракати насосии яксамта нест. Азбаски гардиши гирдогирдӣ, ҳаракати радиалӣ ва ҷараёни меҳварӣ ҳамзамон вуҷуд доранд, дар атрофи плитаи роҳнамо ва чархпарра гардишҳои маҳаллии баръакс ба вуҷуд меоянд.

Фарқи гирдбодҳои α, β ва γ чист?

Дар таҳқиқот се сохтори гуногуни гирдбод муайян шудааст:

Ин тасниф муҳимтарин натиҷаи механикии таҳқиқот аст. Мафҳуми гирдбод дар ин ҷо худкорона маънои “турбулентии номатлуб”-ро надорад. Дар як система баъзе гардишҳо ба талафоти энергияи гидравликӣ, гардиши дигар бошад ба ташаккули фишори функсионалии поршен мусоидат мекунад.

Се гирдбод чӣ гуна муайян шуданд?

Муҳаққиқон барои таҳлили тақсимоти фишор ва суръат дар атрофи плитаи роҳнамо се хатти назоратии меҳвариро муайян карданд.

• Хатти назорат 1: хати меҳварӣ, ки аз минтақаи фишори баланд байни парраҳои плитаи роҳнамо мегузарад,
• Хатти назорат 2: меҳвари марказии EHT,
• Хатти назорат 3: хати меҳварӣ, ки аз минтақаи фишори паст байни парраҳо мегузарад.

Координатаи назорат дар фосилаи \(Y=4\)–79 mm буда, ба се минтақа ҷудо шудааст:

• Минтақаи a: \(Y=4\)–25 mm; болои чархпарра ва поёни плитаи роҳнамо,
• Минтақаи b: \(Y=25\)–45 mm; байни сатҳи поёнӣ ва болоии плитаи роҳнамо,
• Минтақаи c: \(Y=45\)–79 mm; болои плитаи роҳнамо ва зери поршен.

Барои пешгирӣ аз он ки парраҳои плитаи роҳнамо хатти назоратро мустақим бибуранд, ду хати меҳварӣ дар намуди боло аз самти радиалӣ 5° ҷойиваз карда шудаанд.

Тақсимоти фишор гирдбодҳоро чӣ гуна нишон медиҳад?

Каҷҳои фишор байни хатти назорат 1 ва хатти назорат 3 дар минтақаҳои a, b ва c тақрибан тағйироти мутақобил/симметрӣ нишон медиҳанд. Фишори хатти 1 одатан аз хатти 3 баландтар аст. Ин фарқ ба мавҷудияти ҷараёни гардишӣ байни ду нуқта ишора мекунад.

Пасттар будани фишори хатти марказии назорат 2 нисбат ба хатти 1 низ градиенти фишореро нишон медиҳад, ки гардиши баръаксро аз минтақаи берунӣ ба самти марказ дастгирӣ мекунад.

Ҳангоми наздик шудан ба пояи поршен, дар атрофи \(Y=79\) mm фишори ҳар се хат ба ҳам наздик мешавад. Дар ҳамон нуқта суръатҳои меҳварӣ тақрибан ба сифр мерасанд. Муҳаққиқон инро ба он рабт медиҳанд, ки фишори динамикии ҷараён дар зери поршен бештар ба фишори статикӣ табдил ёфта, дарозшавии поршенро таъмин мекунад.

Самтҳои суръат гирдбоди α-ро чӣ гуна муайян мекунанд?

Дар минтақаи a ҷараёни хатти назорат 1 дар самти манфии Y, ҷараёни хатти назорат 3 бошад дар самти мусбати Y мебошад. Суръатҳои меҳварии муқобили ду тараф байни болои чархпарра ва поёни плитаи роҳнамо гардиши пӯшида ба вуҷуд меоранд. Таҳқиқот ин сохторро гирдбоди α меномад.

Гирдбоди α бо ҷудошавии ҷараён, ки аз гардиши чархпарра ба вуҷуд меояд, алоқаманд аст ва азбаски ба интиқоли мустақими моеъ ба зери поршен мусоидат намекунад, ҳамчун сохтори манфӣ арзёбӣ мешавад.

Гирдбоди β дар куҷо пайдо мешавад?

Дар минтақаҳои b ва c самтҳо баръакс мешаванд. Дар хатти назорат 1 моеъ дар самти мусбати Y ҳаракат мекунад, дар хатти 3 бошад ҷараёни баръакси манфии Y ба вуҷуд меояд.

Муҳаққиқон ин гардишро гирдбоди β меноманд ва онро бо монеъ шудани ҷараён аз ҷониби парраҳои плитаи роҳнамо алоқаманд мекунанд. Ин гардиш низ ҳамчун талафоти маҳаллии энергия бар зидди ҷараёни асосии ғизодиҳии поршен тафсир мешавад.

Чаро гирдбоди γ муфид ҳисобида мешавад?

Дар хатти марказии назорат 2 ҷараён дар минтақаҳои a, b ва c дар самти манфии Y, яъне аз минтақаи поршен дубора ба самти чархпарра бармегардад. Ҳамзамон мавҷуд будани ҷараёни ба боло равонашуда дар минтақаҳои берунӣ байни чархпарра–плитаи роҳнамо–поршен як гардиши калони пӯшида ба вуҷуд меорад.

Дар таҳқиқот ин гардиш гирдбоди γ номида шудааст. Азбаски гирдбоди γ дар зери поршен таъминоти доимии моеъ ва фишорро ба вуҷуд меорад, он сохтори асосии ҷараёнест, ки вазифаи раҳо кардани тормози EHT-ро дастгирӣ мекунад.

Модели CFD ба кадом муодилаҳо такя мекунад?

Барои майдони ҷараён муодилаҳои давомнокӣ ва бақои импулс истифода шудаанд. Барои ҷараёни фишурданашаванда муодилаи давомнокӣ дар манбаъ:

\[ \frac{\partial u}{\partial x} + \frac{\partial v}{\partial y} + \frac{\partial w}{\partial z} =0 \]

дода шудааст. Дар ин ҷо \(u\), \(v\) ва \(w\) мутаносибан ҷузъҳои суръат дар координатаҳои Декарт мебошанд.

Муодилаҳои импулс барои ҳар як ҷузъи суръат ба таври умумӣ аъзои инерсия, қувваи ҳаҷмӣ ва паҳншавии часпакро муттаҳид мекунанд. Масалан, муодилаи самти x:

\[ \frac{\partial u}{\partial t} + u\frac{\partial u}{\partial x} + v\frac{\partial u}{\partial y} + w\frac{\partial u}{\partial z} = F_x+ \frac{\mu}{\rho} \left( \frac{\partial^2u}{\partial x^2} + \frac{\partial^2u}{\partial y^2} + \frac{\partial^2u}{\partial z^2} \right) \]

аст. \(F_x\) ҷузъи қувваи ҳаҷмӣ дар самти x, \(\mu\) часпакии динамикӣ ва \(\rho\) зичии моеъро ифода мекунад. Ҳамин сохтор барои ҷузъҳои суръати y ва z низ истифода шудааст.

Чаро модели турбулентии RNG k-ε интихоб шудааст?

Дар таҳқиқот барои турбулентӣ модели RNG \(k-\varepsilon\) истифода шудааст. Муҳаққиқон асос меоранд, ки ин модел метавонад ҷараёни чархзананда, каҷии қавии хатҳои ҷараён, ҷудошавии ҷараён ва минтақаҳои дорои суръати баланди деформатсияро нисбат ба модели стандартии \(k-\varepsilon\) мувофиқтар ифода кунад.

Муодилаи интиқоли энергияи кинетикии турбулентӣ:

\[ \rho_1\frac{\partial k}{\partial t} + \rho_1\frac{\partial}{\partial x_i}(ku_i) = \frac{\partial}{\partial x_j} \left[ \alpha_k(\mu_1+\mu_t) \frac{\partial k}{\partial x_j} \right] + G_k-\rho_1\varepsilon \]

ва муодилаи суръати диссипатсияи турбулентӣ:

\[ \rho_1\frac{\partial \varepsilon}{\partial t} + \rho_1\frac{\partial}{\partial x_i}(\varepsilon u_i) = \frac{\partial}{\partial x_j} \left[ \alpha_\varepsilon(\mu_1+\mu_t) \frac{\partial \varepsilon}{\partial x_j} \right] + C_{1\varepsilon}\frac{\varepsilon}{k}G_k - C_{2\varepsilon}\rho_1\frac{\varepsilon^2}{k} \]

дода шудаанд.

Дар манбаъ коэффициентҳои модел:

• \(C_{1\varepsilon}=1,42\)
• \(C_{2\varepsilon}=1,68\)

истифода шудаанд.

Ҳалли ададӣ дар кадом шароит анҷом дода шуд?

Таҳлилҳои гузарои CFD дар муҳити ANSYS Fluent 2021 R1 анҷом дода шуданд. Ҳалкунандаи implicit-и асосёфта ба фишор ва барои пайвасткунии фишор-суръат алгоритми SIMPLE истифода шудааст. Аъзои интиқоли энергияи кинетикии турбулентӣ ва суръати диссипатсия бо схемаи upwind-и дараҷаи дуюм дискретизатсия шудаанд.

Барои ҳарорат кадом қиматҳои моеъ истифода шудаанд?

Ин қиматҳо бо воҳидҳо ва рақамҳои дар манбаъ додашуда нигоҳ дошта шудаанд. Таҳқиқот контексти ҳарорати пастро бо ин се ҳолат ифода мекунад; ҷадвали параметрии CFD нуқтаи ҳароратии поёнтар аз 0 °C надорад.

Истиқлолияти шабака чӣ гуна санҷида шуд?

Ҳаҷми ҷараёни EHT бо унсурҳои полиэдрӣ шабакабандӣ шудааст. Чархпарра, минтақаи пайвастшавии поёни чархпарра ва парраҳои плитаи роҳнамо маҳаллӣ зичтар шабакабандӣ шудаанд.

Муҳаққиқон гуфтаанд, ки фарқҳои натиҷаҳо аз %0,35 каманд ва барои кам кардани бори ҳисоббарорӣ дар таҳлилҳои ниҳоӣ шабакаи 5.270.888-унсуриро истифода кардаанд.

Ҳангоми зиёд шудани часпакӣ чӣ рӯй медиҳад?

Вақте часпакӣ аз 54,5 Pa·s то 101,5 Pa·s зиёд мешавад, суръати қуллавии ҳар се гирдбод кам мешавад. Аммо ин коҳиш яксон нест.

Коэффисиентҳои коҳиши дар манбаъ додашуда барои α %5,4, барои β %12,0 ва барои γ %46,2 мебошанд. Пас, часпакии баланд гирдбодҳои α ва β-ро, ки зараровар ҳисобида мешаванд, низ суст мекунад; аммо гирдбоди γ-ро, ки ба пешбурди поршен мусоидат мекунад, хеле бештар пахш мекунад.

Аз ин рӯ, таносубҳои α/γ ва β/γ зиёд мешаванд. Афзоиши таносубҳои нисбӣ маънои зиёд шудани суръати мутлақи α ва β-ро надорад; он натиҷаи тезтар суст шудани γ мебошад.

Манбаъ дар масъалаи часпакӣ дар куҷо бо худ мухолифат мекунад?

Дар хулосаи мақола навишта шудааст, ки часпакии баландтар рушди гирдбод ва ларзиши фишорро зиёд мекунад. Аммо дар Бахши 4.1 нишон дода шудааст, ки амплитудаи ларзиши фишор бо зиёд шудани часпакӣ кам мешавад ва суръатҳои қуллавии ҳар се гирдбод низ паст мешаванд. Бахши муҳокима низ мегӯяд, ки часпакии баланд ҳамаи гирдбодҳоро пахш мекунад.

Аз ин рӯ, ҳангоми ба назар гирифтани ҷадвалҳои ададӣ ва бахши муфассали натиҷаҳо, баёни дастгиришаванда чунин аст: афзоиши часпакӣ суръатҳои мутлақи гирдбодҳоро кам мекунад, аммо гирдбоди муфиди γ-ро нисбатан бештар суст карда, фишори зери поршенро паст мекунад. Баёни баръакси дар хулоса мавҷудбуда бояд ҳамчун номувофиқии дохили манбаъ нигоҳ дошта шавад.

Афзоиши суръати муҳаррик чӣ мекунад?

Суръати муҳаррик дар сатҳҳои 200, 300, 400 ва 500 rad/s таҳлил шудааст. Бо зиёд шудани суръат фишорҳо ва фарқҳои фишор дар се хатти назорат зиёд шуда, суръатҳои қуллавии ҳамаи гирдбодҳо афзудаанд.

Манбаъ афзоиши суръати қуллавии гирдбоди α-ро дар фосилаи 200–500 rad/s %169,6, барои β %173,3 ва барои γ %544,4 гузориш мекунад. Аз ин рӯ, вазни нисбии γ бо зиёд шудани суръат меафзояд: таносуби α/γ аз %255,6 то %106,9 ва β/γ аз %166,7 то %70,7 коҳиш меёбанд.

Аммо афзоиши суръати муҳаррик α ва β-ро аз байн намебарад. Баръакс, суръатҳои мутлақи ин ду гирдбоди зараровар низ зиёд мешаванд. Аз ин рӯ, тафсири муҳандисии таҳқиқот “суръати муҳаррикро то ҳадди имкон баланд кардан” нест, балки муайян кардани фосилаи мувофиқи суръат байни қувваи раҳо кардани тормоз ва талафоти энергияи гидравликӣ мебошад.

Часпакиро бо суръати муҳаррик чӣ гуна якҷо бояд тафсир кард?

Натиҷаҳои ададии таҳқиқот ду механизми гуногуни танзимро нишон медиҳанд. Вақте часпакӣ зиёд мешавад, соиши часпак ва муқовимати ҷараён афзоиш ёфта, ҳамаи гардишҳо суст мешаванд. Аммо азбаски γ тезтар суст мешавад, қобилияти пешбурди поршен таъсири манфӣ мебинад.

Вақте суръати муҳаррик зиёд мешавад, энергияи кинетикӣ ва градиенти фишори ба система дода шуда меафзояд ва ҳар се гирдбод қавитар мешаванд. Азбаски суръати афзоиши гирдбоди γ баландтар аст, фишори поршен беҳтар мешавад; вале талафоти энергия аз α ва β низ зиёд мегардад.

Манбаъ тавсия медиҳад, ки ин ду параметр мутобиқ ба ҳарорат, бор ва вақти ҷавоб интихоб шаванд. Бо вуҷуди ин, дар мақола таҳлили ҷудогонаи дуомилии таъсири мутақобил, ки ҳамаи комбинацияҳои часпакӣ ва суръатро дар як матритсаи таҷрибавӣ месанҷад, пешниҳод нашудааст.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Дар модели гузарои CFD-и геометрияи EHT-и баррасишуда се сохтори гуногуни гардишӣ бо номи α, β ва γ муайян шудааст.
• Гирдбодҳои α ва β ҳамчун сохторҳое арзёбӣ шудаанд, ки ба ҷараёни асосии ғизодиҳии поршен монеъ шуда, бо талафоти иловагии энергияи гидравликӣ алоқаманданд.
• Гирдбоди γ ҳамчун гардиши асосие муайян шудааст, ки ба ташаккули фишор дар зери поршен мусоидат мекунад.
• Дар фосилаи часпакии 54,5–101,5 Pa·s суръати қуллавии ҳар се гирдбод коҳиш ёфта, коҳиши гирдбоди γ дар манбаъ %46,2 гузориш шудааст.
• Дар ҳамон тағйири часпакӣ фишори миёнаи зери поршен аз 0,178 MPa то 0,096 MPa коҳиш ёфтааст.
• Дар суръати муҳаррики 200–500 rad/s ҳар се гирдбод қавитар шуда, афзоиши суръати қуллавии γ %544,4 гузориш шудааст.
• Дар ҳамон фосилаи суръат фишори миёнаи зери поршен аз 0,0263 MPa то 0,435 MPa зиёд шудааст.
• Дар санҷиши истиқлолияти шабака натиҷаи фишори зери поршен барои шабакаи интихобшудаи 5.270.888 унсур бо шабакаҳои зичтар наздик ёфт шудааст.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ намекунад ё насанҷидааст

• Натиҷаҳои CFD бо прототипи физикии EHT таҷрибавӣ тасдиқ нашудаанд.
• Таҳқиқот дар шароити воқеии саҳроӣ санҷиши вақти раҳо кардани тормоз ё эътимоднокиро пешниҳод намекунад.
• Ҳассосияти натиҷаҳои модели RNG k-ε нисбат ба дигар моделҳои турбулентӣ санҷида нашудааст.
• Таъсири кавитатсия ба модел ворид нашудааст.
• Градиентҳои ҳарорат дар дохили моеъ ҳал нашудаанд.
• Таҳаммулпазирии истеҳсолӣ, фосилаҳои васлкунӣ ва фарсудашавии ҷузъҳо ба модел дохил нашудаанд.
• Се нуқтаи часпакӣ ва фосилаи суръати 200–500 rad/s ҳамаи шароити кори EHT-ро намояндагӣ намекунанд.
• Дар манбаъ як суръати универсалии оптималии муҳаррик дода нашудааст.
• Дар манбаъ часпакии универсалии оптималӣ барои ҳамаи тарҳҳои EHT муайян нашудааст.
• Таҳлили пурраи факториалии таъсири мутақобил, ки ҳамаи комбинацияҳои часпакӣ ва суръати муҳаррикро дар бар гирад, пешниҳод нашудааст.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Геометрияи EHT ва сохтори ҷараён

Ҷузъҳои асосии EHT-и дар таҳқиқот истифодашуда корпуси болоӣ, асои поршен, поршен, плитаи роҳнамо, зарфи равған, чархпарра, корпуси поёнӣ ва муҳаррики барқӣ мебошанд. Чархпарра моеъро дар самтҳои гирдогирдӣ ва радиалӣ метезонад, плитаи роҳнамо ҷараёнро ба зери поршен равона мекунад ва минтақаи марказӣ хатти бозгаштро ташкил медиҳад.

Ҳадафи асосии модели CFD бештар аз он иборат аст, ки хусусияти фишор ва суръати майдони дохилии ҷараён дар раванди раҳо кардани тормоз ва табдили он ба гирдбодҳо омӯхта шавад, на он ки ҳаракати механикии поршен ҳамчун модели пурраи бисёрфизикӣ ҳал гардад.

Шартҳои сарҳадии моеъ

Дар ҳалли асосии истинодии манбаъ зичии 866 kg/m³, часпакии 76,5 Pa·s ва суръати чархпарраи 300 rad/s истифода шудааст.

Танзимоти ҳалкунандаи ададӣ

Санҷиши истиқлолияти шабака

Таҳқиқот дар ҳисобҳои ниҳоӣ модели 5.270.888-унсуриро, ки ба андозаи хоси шабакаи 2,0 mm мувофиқ аст, интихоб кардааст.

Натиҷаҳои гирдбод вобаста ба часпакӣ

Ин ҷадвал нишон медиҳад, ки часпакии баланд гирдбодҳои зарароварро пурра пахш намекунад, балки ҳар се гирдбодро суст мекунад ва γ аз ҳама бештар суст мешавад.

Натиҷаҳои гирдбод вобаста ба суръати муҳаррик

Афзоиши суръати муҳаррик гардиши муфиди γ-ро нисбатан тезтар қавитар кардааст; аммо суръатҳои мутлақи гирдбодҳои α ва β низ зиёд шудаанд. Аз ин рӯ, натиҷа на танҳо бартарии суръати баланд, балки масъалаи оптимизатсияи байни пешбурд ва талафоти энергияро нишон медиҳад.

Вокуниши фишори зери поршен ба ду параметри асосӣ

Дар модели ададӣ часпакии баланд фишори зери поршенро кам кардааст, дар ҳоле ки суръати баланди муҳаррик фишори зери поршенро зиёд намудааст. Ин натиҷаҳо танҳо барои геометрияи EHT-и баррасишуда ва шароити муайяншудаи CFD эътибор доранд.

Фарзияҳо ва маҳдудиятҳои асосии модел

• Геометрия собит аст; таҳаммулпазирии истеҳсолӣ ва васлкунӣ ба ҳисоб гирифта нашудаанд.
• Фарсудашавии ҷузъҳо моделсозӣ нашудааст.
• Кавитатсия ба модел ворид нашудааст.
• Градиентҳои ҳарорат дар дохили моеъ ҳал нашудаанд.
• Ҳамаи вайронкуниҳои сарҳадӣ моделсозӣ нашудаанд.
• Танҳо модели турбулентии RNG k-ε истифода шудааст.
• Бо PIV-и таҷрибавӣ, сенсори фишор ё озмоиши прототип тасдиқ анҷом дода нашудааст.
• Ҳалли девор ва ядрои гирдбод бо захираҳои ҳисоббарорӣ маҳдуд аст.

Барои кори оянда чӣ пешниҳод шудааст?

Муҳаққиқон барои корҳои минбаъда таҷрибаҳои прототип, муқоисаи моделҳои гуногуни турбулентӣ, зичкунии мутобиқшавандаи шабака ва баррасии диапазонҳои васеътари часпакӣ/суръатро пешниҳод мекунанд. Ин унсурҳо натиҷаҳои иҷрошудаи таҳқиқоти мавҷуда нестанд, балки қадамҳои тасдиқи оянда мебошанд.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Номи пурраи аслии таҳқиқот: Research on the Formation Mechanism of Vortices and Key Parameter Regulation in the Electro-Hydraulic Thruster

Муаллифон: Yanan Sun, Zezheng Tian, Na Li, Haiyong Jiang, Chao Yang, Chongchong Chen, Lei Yang, Lei Xing, Lijie Zhang.

Тартиби муаллифон: Тартиби манбаъ айнан нигоҳ дошта шудааст.

Муаллифи масъул: Lijie Zhang.

Саҳми баробар/муаллифи аввали баробар: Дар манбаъ чунин баёнот нест.

Муассисаҳо: College of Mechatronical & Electrical Engineering, Hebei Agricultural University, Baoding, China; Hebei Province Intelligent Agricultural Equipment Technology Innovation Center, Baoding, China.

Маҷалла: Machines.

Ношир: MDPI.

Сабти библиографӣ: Machines 2026, 14, 669.

DOI: 10.3390/machines14060669.

Пайванди расмии нашр:https://doi.org/10.3390/machines14060669

Санаи нашр: 8 June 2026.

Навъи манбаъ ва ҳолати рецензия: Мақолаи аслии рецензияшудаи таҳқиқотӣ мебошад. Бозёфтҳои илмӣ ба симулятсияҳои гузарои CFD асос ёфтаанд; тасдиқи прототипи физикӣ анҷом дода нашудааст.

Иҷозатнома: Creative Commons Attribution (CC BY).

Маблағгузорӣ: Таҳқиқот қисман аз ҷониби Hebei Province Innovation Team of Modern Agricultural Industry Technology System (HBCT2024050206), Hebei Province Major Science and Technology Support Program Project (242N1901Z), Hebei Province Agricultural Science and Technology Achievement Transformation Fund Project (2025JNZ-S19) ва лоиҳаи хароҷоти асосии таҳқиқоти илмии донишгоҳҳои Hebei Province (KY2025044) дастгирӣ шудааст.

Дастрасии додаҳо: Гуфта шудааст, ки додаҳои аслии симулятсия, файлҳои шабака ва файлҳои параметрҳои модел метавонанд бо дархости асоснок аз муаллифи масъул дастрас шаванд.

Бархӯрди манфиатҳо: Гуфта шудааст, ки Yanan Sun, Na Li, Haiyong Jiang, Chao Yang, Chongchong Chen, Lei Yang ва Lijie Zhang дар Hebei Province Intelligent Agricultural Equipment Technology Innovation Center фаъолият доранд. Муаллифон хабар медиҳанд, ки таҳқиқот бе муносибати тиҷоратӣ ё молиявӣ анҷом дода шудааст.

Саҳми муаллифон: Yanan Sun методология, таҳқиқ ва таҳлили расмӣ; Zezheng Tian нармафзори ANSYS Fluent 2021 R1 ва таҳлили расмӣ; Na Li бозбинӣ/таҳрир ва идоракунии лоиҳа; Haiyong Jiang методология ва тасдиқ; Chao Yang визуализатсия ва идоракунии додаҳо; Chongchong Chen таҳлили расмӣ; Lei Yang тасдиқ; Lei Xing захираҳо; Lijie Zhang назорат ва консептуализатсияро ба ӯҳда гирифтаанд.

Принсипи кори EHB/EHT, тавсифи майдони ҷараён, муодилаҳо, шароити CFD, додаҳои истиқлолияти шабака, таснифи гирдбод, натиҷаҳои часпакӣ ва суръати муҳаррик ва маҳдудиятҳои ин мақолаи Verianla ба таҳқиқоти манбаи баррасишуда такя мекунанд. Ба ҷуз тасдиқи шахсияти библиографӣ, аз манбаъҳои беруна таҷрибаи нави илмӣ, механизм ё натиҷаи ададӣ илова нашудааст.

Ҳадди асосии методологӣ: Дар таҳқиқот озмоиши прототипи физикии EHT, ченкунии саҳроӣ ё тасдиқ бо додаҳои нашршудаи таҷрибавӣ анҷом дода нашудааст. Танҳо модели турбулентии RNG k-ε истифода шудааст ва ҳассосияти модели турбулентӣ омӯхта нашудааст. Кавитатсия, градиенти ҳарорати моеъ, таҳаммулпазирии истеҳсолӣ, фосилаҳои васлкунӣ, фарсудашавӣ ва баъзе вайронкуниҳои сарҳадии гузаро ба модел ворид нашудаанд.

Ёддошти номувофиқии дохили манбаъ: Дар хулосаи мақола гуфта мешавад, ки часпакии баланд рушди гирдбод ва ларзиши фишорро зиёд мекунад. Аммо Бахши муфассали 4.1, Ҷадвали 3 ва Бахши муҳокима нишон медиҳанд, ки бо зиёд шудани часпакӣ суръати қуллавии ҳар се гирдбод кам ва амплитудаи ларзиши фишор хурд мешавад. Дар мақолаи Verianla ин ду баён хомӯшона якҷо карда нашудаанд; натиҷаҳои ададӣ ва номувофиқии шифоҳии дохили манбаъ ҷудо нигоҳ дошта шудаанд.

Ҳадди таъсири мутақобили параметрӣ: Гарчанде дар хулосаи манбаъ аз таъсирҳои мустақил ва якҷояи часпакӣ ва суръати муҳаррик ёд мешавад, натиҷаҳои асосии параметрии пешниҳодшуда аз таҳлилҳое иборатанд, ки ду тағйирёбандаро алоҳида тағйир медиҳанд. Матритсаи пурраи таъсири мутақобили дуомилӣ ё санҷиши омории coupling пешниҳод нашудааст.

Ёддошти воҳид: Часпакии динамикӣ дар манбаъ ҳамчун 54,5; 76,5 ва 101,5 Pa·s дода шудааст. Ин қиматҳо барои садоқат ба манбаъ бо ҳамон воҳид нигоҳ дошта шудаанд.