Ushbu tadqiqot 10 ta porshenli va 8 ta kulachok boʻrtigʻiga ega, 1248 cc/ayl siljish hajmli koʻp taktli radial porshenli gidravlik motorning dinamik xatti-harakatini; Amesim asosidagi bir oʻlchovli tizim modeli bilan Simerics MP+ asosidagi uch oʻlchovli hisoblash suyuqlik dinamikasi (CFD) tahlilini birlashtirish orqali oʻrganadi. Tadqiqotning asosiy muammosi distribyutor bilan silindr korpusi orasidagi atigi 10 µm atrofidagi tirqishda yuzaga keladigan sizib chiqishning anʻanaviy 1D tizim modellarida yetarli darajada ifodalanmasligidir. CFD tahlili ushbu mikro tirqishdagi sizib chiqish xatti-harakatini aniqlash uchun qoʻllanilgan, olingan natija ekvivalent sizib chiqish funksiyasiga aylantirilib Amesim modeliga uzatilgan. Modelda oʻrtacha chiqish sarfi taxminan 59,1 L/min, porshenlar hosil qilgan moment taxminan 6756 N·m, ishqalanish hisobga olingandagi yuk momenti taxminan 6109 N·m, hajmiy samaradorlik taxminan %96 va mexanik samaradorlik taxminan %90 deb topilgan. Ishlab chiqaruvchi katalogidagi moment qiymatlari bilan taqqoslanganda oʻrtacha xato %1,6, maksimal xato %5,3 deb xabar qilingan. Biroq bu natijalar CFD bilan kalibrlangan tizim simulyatsiyasining ishlashini koʻrsatadi; model barcha ish sharoitlarining bevosita eksperimental tasdigʻi sifatida talqin qilinmasligi kerak.
CFD yechimida distribyutor–silindr korpusi tirqishidagi oʻrtacha sizib chiqish taxminan 0,27 L/min deb aniqlangan va bu qiymat Amesim sizib chiqish modelidagi ekvivalent tashqi radiusning r2 = 10 mm qilib belgilanishida ishlatilgan. Amesim natijalarida porshen–silindr korpusi orasidagi boshqa sizib chiqish yoʻli taxminan 0,73 L/min deb hisoblangan. Shu tariqa model tizim miqyosida tez ishlaydigan 1D simulyatsiya bilan faqat mahalliy mikrooqim hududida qoʻllanadigan batafsil 3D CFDʻni bir-birini toʻldiruvchi ikki qatlam sifatida ishlatadi.
Tadqiqotning yana bir muhim topilmasi port vaqtlanishiga taalluqlidir. Har bir kirish yoki chiqish portining samarali ochilish oraligʻi 10,96° deb hisoblangan, toʻliq toʻldirish–boʻshatish ketma-ketligining 22,5° burchak qadamida esa porshen kamerasi taxminan 0,58° davomida ham kirishdan, ham chiqishdan izolyatsiyalanadigan oraliq yuzaga keladi. Simulyatsiyada kameradagi oʻrtacha bosim taxminan 40 MPa boʻlgan paytda, ushbu yopiq faza ayniqsa pastki oʻlik nuqta yaqinida taxminan 70 MPa mahalliy bosim choʻqqisiga olib kelishi mumkinligi koʻrsatilgan. Bu topilma port geometriyasi bilan kulachok profilining nafaqat oʻrtacha samaradorlikka, balki bosim tebranishi va moment xususiyatiga ham taʻsir qilishi mumkinligini koʻrsatadi.
Turkiya nuqtai nazaridan: Tadqiqot Turkiyadagi muayyan motor, ish sharoiti yoki dala maʻlumotlari asosida bajarilmagan. Shunga qaramay, CFDʻdan olingan mikro-sizib chiqish maʻlumotini tezkor tizim modeliga uzatish yondashuvi gidravlik yuritmalardan foydalanadigan mashina va uzatma tizimlarini muhandislik loyihalashida baholanishi mumkin boʻlgan usulni taklif qiladi. Turkiyadagi haqiqiy qoʻllanmaga oʻtkazishda motor geometriyasi, ishlab chiqarish toleranslari, ishlatiladigan gidravlik moy, harorat, ish bosimi, yuk sikli va haqiqiy sizib chiqish oʻlchovlari alohida tekshirilishi kerak. Ushbu tadqiqot Turkiyadagi har qanday gidravlik motor uchun toʻgʻridan-toʻgʻri %96 hajmiy yoki %90 mexanik samaradorlik kafolatini bermaydi.
Tadqiqotning asosiy muammosi nima?
Radial porshenli motorlar past aylanish tezligida yuqori moment hosil qila oladigan gidravlik mashinalar boʻlsa-da, motor ichidagi kichik tirqishlardan oʻtadigan oqim ayniqsa hajmiy samaradorlikka bevosita taʻsir qilishi mumkin. Koʻp taktli tuzilmada porshenlar kulachok halqasi boʻrtiklari boʻylab uzluksiz oldinga–orqaga harakatlanar ekan, kirish va chiqish portlarining ochilib-yopilishi, porshen kameralaridagi bosim oʻzgarishlari va turli sizib chiqish yoʻllari bir vaqtda oʻzaro taʻsirlashadi.
Bir oʻlchovli tizim simulyatsiyalari motorning uzoq muddatli va yaxlit dinamik xatti-harakatini nisbatan tez hisoblay oladi. Biroq distribyutor bilan silindr korpusi orasidagi mikrometr miqyosidagi tirqishdagi uch oʻlchovli oqim tuzilishini toʻliq bevosita yechishga mos emas. CFD esa ana shunday kichik hududlardagi batafsil oqimni yecha oladi, lekin butun gidravlik motor va uzoq vaqt oraligʻi uchun qoʻllansa hisoblash xarajatini oshiradi. Tadqiqot hal qilishga intilgan asosiy muhandislik savoli — bu ikki yondashuvning afzalliklarini qanday birlashtirish mumkinligidir.
Oʻrganilgan motorning geometriyasi qanday?
Tahlil qilingan motorning siljish hajmi 1248 cc/ayl. Tizim 10 ta radial porshen va 8 boʻrtikli kulachok halqasidan iborat. Tadqiqotda berilgan asosiy nominal xususiyatlar: 40 MPa ish bosimi, 41 kW maksimal quvvat, 0,054 kg·m² inersiya momenti va 170 ayl/min maksimal aylanish tezligi.
| Motor parametri | Qiymat | Birlik |
|---|---|---|
| Siljish hajmi | 1248 | cc/ayl |
| Ish bosimi | 40 | MPa |
| Maksimal quvvat | 41 | kW |
| Inersiya momenti | 0,054 | kg·m² |
| Maksimal aylanish tezligi | 170 | ayl/min |
| Porshenlar soni | 10 | dona |
| Kulachok boʻrtiklari soni | 8 | dona |
Tadqiqotdagi kesim va oʻq boʻyicha koʻrinishlar porshenlarning motor korpusiga aylana boʻylab joylashtirilganini va porshen uchlaridagi roliklar kulachok halqasi boʻylab harakatlanib radial chiziqli harakatni aylantiruvchi momentga aylantirishini koʻrsatadi. Qarama-qarshi porshen juftlari 180° geometrik holat farqiga ega. Sakkiz boʻrtikli tuzilma sababli har bir porshen motorning bir aylanishida sakkiz takt bajaradi. Qoʻshni porshenlar orasidagi samarali faza farqi esa 9° deb hisoblangan.
Faza farqi tadqiqotda quyidagi munosabat bilan aniqlanadi:
\[ k=\frac{360^\circ\,m}{N_LN_P} \]
Bu yerda \(N_L\) kulachok boʻrtiklari sonini, \(N_P\) porshenlar sonini, \(m\) esa bu ikki sonning eng katta umumiy boʻluvchisini ifodalaydi. \(N_L=8\), \(N_P=10\) va \(m=2\) uchun natija 9°.
Sinusoidal kulachok profili nima uchun muhim?
Porshenning radial holati kulachok halqasining burilish burchagiga bogʻliq. Tadqiqotda kulachok profili sinusoidal funksiya bilan ifodalangan, porshen roliklarining holati, tezligi va moment yelkasi ushbu geometrik munosabatdan keltirib chiqarilgan. Soʻngra motor momenti har bir porshendagi gidravlik kuch bilan tegishli moment yelkasining birikmasidan hisoblangan.
Porshen roligining asosiy radial holat munosabati tadqiqotda quyidagicha beriladi:
\[ \rho(\phi)=d_{\min}+\frac{c}{2} \left[ 1-\cos\left( \frac{\pi(\phi-\phi_a)}{\phi_b-\phi_a} \right) \right] \]
Bu yerda \(d_{\min}\) pastki oʻlik nuqtadagi minimal radial masofani, \(c=d_{\max}-d_{\min}\) porshen yurishini, \(\phi\) esa kulachokdagi burchak holatini bildiradi. Motor geometriyasida maksimal porshen holati 111,3 mm, minimal porshen holati 97,8 mm, rolik radiusi 5,75 mm, port radiusi 4,25 mm va distribyutor radiusi 44,5 mm.
Portlarning ochilish maydoni qanday modellashtirilgan?
Gidravlik oqim porshen kamerasiga kirib-chiqishi uchun aylanadigan silindr korpusidagi port bilan qoʻzgʻalmas distribyutordagi port geometrik jihatdan ustma-ust tushishi kerak. Tadqiqotchilar bu ustma-ust tushishni ikki dumaloq portning kesishish maydoni orqali matematik tarzda ifodalagan.
Distribyutor va silindr portlarining radiuslari teng deb olinib, \(R_p=4,25\) mm va distribyutor markaz radiusi \(R_d=44,5\) mm ishlatilgan. Ushbu geometriya uchun samarali port ochilish oraligʻi:
\[ 0^\circ \leq \theta \leq 2\sin^{-1}\left(\frac{R_p}{R_d}\right) =10,96^\circ \]
deb topilgan. Bu son keyinchalik porshen kamerasiga kirish va chiqish oqimi qaysi burchaklarda ulanib-uzilishini belgilovchi Amesim funksiyalariga uzatilgan.
Nima uchun sizib chiqish ikki alohida yoʻl bilan modellashtirilgan?
Tadqiqot motor ichidagi sizib chiqishni ikki asosiy yoʻlga ajratadi: porshen bilan silindr korpusi orasidagi sizib chiqish va distribyutor bilan silindr korpusi orasidagi sizib chiqish.
Porshen–silindr orasidagi boʻshliq silindrsimon geometriya hosil qilgani uchun laminar halqasimon tirqish oqimi yondashuvi qoʻllanilgan:
\[ Q= \frac{\Delta P}{12\mu L} r_c^3\pi d_p \]
Bu yerda \(Q\) sizib chiqish sarfini, \(\Delta P\) ikki hudud orasidagi bosim farqini, \(\mu\) dinamik qovushoqlikni, \(L\) kontakt uzunligini, \(r_c\) tirqishni va \(d_p\) porshen diametrini ifodalaydi. Munosabatda tirqishning kubi qatnashishi kichik tirqish oʻzgarishlari sizib chiqishga nega kuchli taʻsir koʻrsatishi mumkinligining matematik asosini koʻrsatadi.
Distribyutor bilan silindr korpusi orasidagi sizib chiqish esa gidrostatik podshipnik yondashuvi bilan:
\[ Q= \frac{\pi h^3\Delta P} {6\mu\ln(r_2/r_1)} \]
koʻrinishida modellashtirilgan. Bu yerda asosiy qiyinchilik distribyutorda koʻplab portlar boʻlgani sabab murakkab haqiqiy oqimni bitta analitik tashqi radius bilan bevosita ifodalab boʻlmasligidir. Shu sabab tadqiqotchilar \(r_2\) qiymatini fizik bitta port radiusi sifatida emas, balki butun sizib chiqish sohasining xatti-harakatini ifodalovchi ekvivalent agregatsiyalangan parametr sifatida qoʻllagan.
CFD bilan 1D model qanday bogʻlangan?
Distribyutor–silindr korpusi orasidagi batafsil sizib chiqish hududi Simerics MP+ yordamida uch oʻlchovli modellashtirilgan. CFD toʻrida tirqish balandligi 10 µm boʻlib, bu tor hududda tirqish boʻylab beshta toʻr qatlamidan foydalanilgan. Yakuniy tahlil uchun tanlangan Case 2 toʻri 296.372 ta hujayra va 390.863 ta tugunni oʻz ichiga oladi.
Ishchi suyuqlik ISO VG 46 gidravlik moy boʻlib, ish harorati 323 K deb olingan. CFD chegara shartlarida kirish bosimi 40 MPa, chiqish bosimi 0,1 MPa va aylanish tezligi 49 ayl/min. Suyuqlik, shuningdek, \(9\times10^{-5}\) doimiy gaz massa ulushiga ega bir jinsli gaz–suyuqlik aralashmasi sifatida modellashtirilgan.
Dinamik qovushoqlik bosimga bogʻliq deb qabul qilinib, Barus munosabati qoʻllanilgan:
\[ \mu=\mu_0\exp(\alpha P) \]
Bu yerda tayanch qovushoqlik \(\mu_0=0,02407\) Pa·s va bosim-qovushoqlik koeffitsienti \(\alpha=1,9\times10^{-8}\) Pa−1. Oʻtkinchi CFD yechimida namuna olish/vaqt qadami 0,0001 s va umumiy simulyatsiya davomiyligi 2 s deb berilgan.
Verianla Live: CFD maʻlumotining tizim modeliga uzatilishi
Bu jarayon tadqiqotda ishlatilgan modellashtirish zanjirini umumlashtiradi. Bosqichlar manba tadqiqotdagi haqiqiy usul ketma-ketligiga asoslanadi; animatsiya davomiyligi fizik tajriba davomiyligi emas.
| Bosqich | Izoh | Manba |
|---|---|---|
| 1. Motor geometriyasi | 1248 cc/ayl motor; 10 ta porshen, 8 ta kulachok boʻrtigʻi va asosiy geometrik parametrlar aniqlandi. | 1–3-rasmlar, 1–2-jadvallar |
| 2. Matematik model | Porshen–kulachok kinematikasi, moment yelkasi, portlarning ustma-ust tushish maydoni va sizib chiqish tenglamalari tuzildi. | 1–29-tenglamalar |
| 3. Mahalliy CFD modeli | Distribyutor–silindr korpusi orasidagi 10 µm tirqish Simerics MP+ bilan uch oʻlchovli yechildi. | 10–14-rasmlar |
| 4. Toʻr mustaqilligi | Yakuniy toʻr sifatida 296.372 hujayrali Case 2 tanlandi. | 5-jadval |
| 5. Sizib chiqishni ekvivalentlashtirish | CFDʻda taxminan 0,27 L/min deb berilgan oʻrtacha sizib chiqish Amesim modeliga uzatiladigan r₂ = 10 mm ekvivalent parametrga aylantirildi. | 14-rasm va natijalar |
| 6. Tizim simulyatsiyasi va tekshiruv | Amesim modeli bilan sarf, moment, sizib chiqish va samaradorliklar hisoblandi; moment natijalari ishlab chiqaruvchi katalog maʻlumotlari bilan solishtirildi. | 15–21-rasmlar |
Verianla Live: Vizualizatsiya ushbu koʻrinadigan ilmiy maʻlumotlar jadvalidan brauzerda yaratiladi; jadval ilmiy source-of-truth sifatida saqlanadi.
Toʻr mustaqilligi nimani koʻrsatdi?
CFD toʻri toʻrtta turli aniqlik darajasida taqqoslangan. Tadqiqot jadvalida 101.205 hujayrali Case 1 uchun 0,2861 L/min, 296.372 hujayrali Case 2 uchun 0,2844 L/min, 729.588 hujayrali Case 3 uchun 0,2844 L/min va 988.673 hujayrali Case 4 uchun 0,2843 L/min sizib chiqish sarfi xabar qilingan. Hajmiy samaradorlik Case 1ʻda %96,4, qolgan uchta toʻrda %97,3.
| Toʻr holati | Hujayralar soni | Tugunlar soni | Sizib chiqish sarfi (L/min) | Hajmiy samaradorlik (%) |
|---|---|---|---|---|
| Case 1 | 101.205 | 146.057 | 0,2861 | 96,4 |
| Case 2 — tanlangan toʻr | 296.372 | 390.863 | 0,2844 | 97,3 |
| Case 3 | 729.588 | 888.745 | 0,2844 | 97,3 |
| Case 4 | 988.673 | 1.304.286 | 0,2843 | 97,3 |
Mualliflar Case 2ʻdan keyin nisbiy xato %0,01 ichida qolganini bildirib, Case 2ʻni hisoblash xarajati bilan yechim barqarorligi oʻrtasidagi mos toʻr sifatida tanlagan. Biroq jadvaldagi qiymatlar cheklangan oʻnlik xonalar bilan eʻlon qilinganligi sababli bu nozik xato ifodasini faqat jadvaldagi yaxlitlangan qiymatlar asosida mustaqil tasdiqlab boʻlmaydi.
CFD sizib chiqishi Amesimʻga qanday uzatildi?
CFD natijalar boʻlimida distribyutor–silindr korpusi tirqishidagi oʻrtacha sizib chiqish taxminan 0,27 L/min deb berilgan. Tadqiqotchilar gidrostatik sizib chiqish tenglamasidagi \(r_2\) parametrini iterativ sozlab, Amesimʻdagi sizib chiqish funksiyasi ushbu CFD oʻrtachasini qayta hosil qilishini taʻminlagan va natijada \(r_2=10\) mm ishlatilgan.
Bu yerda muhim manba tafsiloti mavjud: toʻr mustaqilligi jadvalida tanlangan Case 2 sizib chiqish qiymati 0,2844 L/min boʻlsa, natijalar boʻlimida modelni kalibrlash uchun taxminan 0,27 L/min CFD oʻrtachasi ishlatilgan. Tadqiqot bu farqni alohida tushuntirmaganligi sababli ikki qiymatni bitta aniq qiymatga birlashtirmaslik kerak. 0,2844 L/min — toʻr mustaqilligi jadvalidagi Case 2 natijasi; taxminan 0,27 L/min esa mualliflarning keyingi sizib chiqish tavsifi va Amesim kalibrlashida ishlatgan oʻrtacha qiymati.
Motorning dinamik xatti-harakati nimani koʻrsatdi?
Amesim simulyatsiyasida motor taxminan 1,3 sekundda 360° aylanishni yakunlagan va oʻrtacha aylanish tezligi taxminan 47 ayl/min boʻlgan. CFD chegara shartida ishlatilgan 49 ayl/min bilan Amesimʻdagi taxminan 47 ayl/min natija bir xil son emas va ular oʻz tahlil kontekstlarida baholanishi kerak.
Port signallari porshen harakati bilan sinxronlashtirilgan: yuqoriga yurish paytida kirish porti ochilib porshen kamerasiga oqim berilgan, pastga yurish paytida esa chiqish porti ochilib oqim chiqarilgan. Har bir port 10,96° davomida faol boʻlganligi sababli 22,5° toʻliq port qadamida taxminan 0,58° qisqa yopiq hudud yuzaga keladi.
Ushbu yopiq hududda porshen kamerasi kirish va chiqishdan vaqtincha ajraladi. Pastki oʻlik nuqta yaqinida kulachok egriligi sababli hajm oʻzgarish tezligi kamayganda modelda bosim sezilarli koʻtarilgan. Oʻrtacha ish bosimi taxminan 40 MPa boʻlsa-da, mahalliy choʻqqi taxminan 70 MPaga yetgan. Tadqiqot kulachok halqasiga tekislash burchagi qoʻllash yoki port geometriyasiga kertik qoʻshish kabi oʻzgartirishlar ushbu oʻtishni yumshatishi mumkinligini taʻkidlaydi, biroq bu variantlarni mazkur tadqiqotda batafsil optimallashtirmaydi.
Sizib chiqish yoʻllari qanchalik katta?
Amesim natijalarida porshen bilan silindr korpusi orasidagi sizib chiqish taxminan 0,73 L/min, distribyutor bilan silindr korpusi orasidagi CFD bilan kalibrlangan sizib chiqish esa taxminan 0,27 L/min deb hisoblangan. Bu ikki son bir xil model ish holatidagi turli geometrik sizib chiqish yoʻllarini ifodalaydi.
Ushbu taqqoslashda porshen–silindr orasidagi modellashtirilgan sizib chiqish distribyutor–silindr korpusi sizib chiqishidan yuqori. Biroq tadqiqot bu nisbatni barcha radial porshenli motorlarga umumlashtirmaydi; qiymatlar oʻrganilgan motor geometriyasi va model sharoitlariga bogʻliq.
Asosiy ishlash natijalari qanday?
Bir toʻliq motor aylanishi uchun oʻrtacha chiqish sarfi taxminan 59,1 L/min deb hisoblangan. Porshenlar hosil qilgan motor momenti taxminan 6756 N·m boʻlsa, ishqalanish hisobga olingan yuk momenti taxminan 6109 N·m. Natijalar boʻlimida kirish sarfi 61,5 L/min deb berilgan va bunga mos hajmiy samaradorlik taxminan %96, mexanik samaradorlik taxminan %90 deb hisoblangan.
| Ishlash oʻzgaruvchisi | Natija | Ilmiy kontekst |
|---|---|---|
| Kirish sarfi | 61,5 L/min | Natijalarda berilgan model ish sharoiti |
| Oʻrtacha chiqish sarfi | Taxminan 59,1 L/min | Bir toʻliq motor aylanishi |
| Porshenlar hosil qilgan moment | Taxminan 6756 N·m | Amesim motor momenti |
| Ishqalanishli yuk momenti | Taxminan 6109 N·m | Haqiqiy yukni ifodalovchi model chiqishi |
| Hajmiy samaradorlik | Taxminan %96 | Model ish sharoiti |
| Mexanik samaradorlik | Taxminan %90 | Model ish sharoiti |
| Mahalliy bosim choʻqqisi | Taxminan 70 MPa | Pastki oʻlik nuqta yaqinidagi yopiq port fazasi |
Sezgirlik tahlili nimani aniqladi?
Tadqiqotchilar CFD asosidagi sizib chiqish modelining ikki muhim parametrini tayanch qiymatlarining ±%20 oraligʻida oʻzgartirdi: distribyutor–silindr korpusi tirqish balandligi \(h\) va ekvivalent tashqi radius \(r_2\).
Tirqish balandligi oshgani sari hajmiy samaradorlik monoton ravishda kamaygan. Mexanik samaradorlikdagi oʻzgarish esa juda kichik boʻlib qolgan. \(r_2\) kattalashganda hajmiy samaradorlik oshgan, ammo bu taʻsir tirqish balandligi taʻsiridan zaifroq ekani xabar qilingan. Bu natija model ishlashi, ayniqsa hajmiy yoʻqotishlar nuqtai nazaridan, tirqish balandligiga sezgir ekanini koʻrsatadi.
Moment boʻyicha tirqish balandligi oʻzgartirilganda oʻrtacha moment taxminan −%1,0 dan +%0,5 gacha oʻzgargan va moment tebranishi taxminan 0,2 foiz punktga oʻzgargan. \(r_2\) oʻzgarishida oʻrtacha moment taxminan ±%0,5 oraligʻida qolgan, moment tebranishidagi oʻzgarish esa taxminan 0,4 foiz punktgacha yetgan. Mualliflarning talqiniga koʻra oʻrtacha moment tirqish balandligiga, moment tebranishi esa sizib chiqish taqsimotini ifodalovchi \(r_2\) ga nisbatan koʻproq sezgir; biroq ikkala taʻsirning ham tizim miqyosidagi kattaligi cheklangan.
Ishlab chiqaruvchi katalog maʻlumotlari bilan tekshiruv qanchalik muvaffaqiyatli?
Model momenti 10, 15, 20, 25, 30, 35 va 40 MPa bosim darajalarida turli aylanish tezliklarida ishlab chiqaruvchi katalog egri chiziqlari bilan taqqoslangan. Simulyatsiya koʻrib chiqilgan ish oraligʻida katalog momentining umumiy tendensiyasi va kattaligini kuzatgan.
Tadqiqot bergan miqdoriy xato qiymatlari:
- Maksimal moment xatosi: %5,3
- Minimal moment xatosi: %0,1
- Oʻrtacha moment xatosi: %1,6
Bu natija modelning momentni bashoratlashda katalog maʻlumotlari bilan yaxshi mosligini qoʻllab-quvvatlaydi. Biroq katalog bilan taqqoslash batafsil mustaqil laboratoriya tajribasining oʻrnini bosa olmaydi; xususan mikro tirqish oqimi, oʻtkinchi 70 MPa bosim choʻqqisi va butun mahalliy oqim maydoni fizik motorda bevosita oʻlchangan degan xulosaga kelib boʻlmaydi.
Tadqiqot qoʻllab-quvvatlaydigan xulosalar
- Mahalliy CFD tahlilidan olingan mikro-sizib chiqish maʻlumoti ekvivalent funksiya orqali 1D Amesim tizim modeliga uzatilishi mumkin.
- Oʻrganilgan motor va model sharoitlarida distribyutor–silindr korpusi sizib chiqishi tizim ishlashida mazmunli tarzda ifodalangan.
- Model taxminan %96 hajmiy va %90 mexanik samaradorlik bergan.
- Simulyatsiya qilingan moment ishlab chiqaruvchi katalog maʻlumotlari bilan koʻrib chiqilgan sharoitlarda oʻrtacha %1,6 xato koʻrsatgan.
- Tirqish balandligi hajmiy yoʻqotishlarga ekvivalent tashqi radiusdan koʻra sezilarliroq taʻsir qiladi.
- Qisqa port izolyatsiyasi hududi modelda taxminan 70 MPa gacha yetadigan mahalliy bosim koʻtarilishini keltirib chiqarishi mumkin.
Tadqiqot qoʻllab-quvvatlamaydigan yoki hali sinamagan xulosalar
- Model barcha radial porshenli motorlarda bir xil sizib chiqish, samaradorlik yoki moment qiymatlari boʻlishini koʻrsatmaydi.
- Taxminan %96 hajmiy va %90 mexanik samaradorlik barcha bosim, harorat, tezlik va yeyilish sharoitlari uchun kafolat emas.
- Taxminan 70 MPa bosim choʻqqisi ushbu tadqiqotda batafsil fizik bosim tajribasi bilan mustaqil tasdiqlangan universal motor qiymati emas.
- Kulachok halqasini tekislash burchagi yoki port kertiklari bosim choʻqqisini qanchalik kamaytirishi ushbu tadqiqotda optimallashtirilmagan.
- CFD maʻlumoti bilan boyitilgan model yondashuvi boshqa motor geometriyalarida ham bir xil xato darajasini berishi koʻrsatilmagan.
- Tadqiqot uzoq muddatli yeyilish, ishlab chiqarish toleranslarining oʻzgarishi yoki haqiqiy dala xizmat muddati haqida bevosita chidamlilik natijasini bermaydi.
Tadqiqot usuli va natijalari
Tahlil maqsadi va fizik tizim
Tadqiqotning maqsad tizimi 1248 cc/ayl siljish hajmli, 10 porshenli va 8 boʻrtikli koʻp taktli radial porshenli motordir. Model porshen harakatini, port vaqtlanishini, moment hosil boʻlishini va ikki asosiy ichki sizib chiqish yoʻlini bitta tizim doirasida koʻrib chiqadi.
1D Amesim modeli
Amesim modelida aylanuvchi yukdan olingan burchak signali avval porshenlar uchun 9° faza farqiga ega burchak signallariga aylantiriladi. Ushbu signallar yordamida har bir porshenning siljishi, tezligi va moment hisobida kerak boʻladigan moment yelkasi aniqlanadi. Xuddi shu burchak maʻlumoti kirish va chiqish portlarining samarali ochilish maydonlarini hosil qiluvchi funksiya bloklariga yuboriladi.
Har bir porshen kamerasining kirish va chiqish ulanishi oʻz port signali bilan boshqariladi. Porshenda hosil boʻlgan gidravlik kuch moment yelkasi bilan koʻpaytirilib momentga aylantiriladi va barcha porshenlarning hissalari aylanuvchi yukga uzatiladi. Modelda ham porshen–silindr, ham distribyutor–silindr korpusi sizib chiqish yoʻllari mavjud.
CFD modeli
| CFD parametri | Qiymat |
|---|---|
| Dasturiy taʻminot | Simerics MP+ |
| Ishchi suyuqlik | ISO VG 46 gidravlik moy |
| Ish harorati | 323 K |
| Kirish bosimi | 40 MPa |
| Chiqish bosimi | 0,1 MPa |
| CFD aylanish tezligi | 49 ayl/min |
| Distribyutor–korpus tirqishi | 10 µm |
| Tirqish boʻylab toʻr qatlamlari | 5 |
| Tanlangan hujayralar soni | 296.372 |
| Tanlangan tugunlar soni | 390.863 |
| Gaz massa ulushi | 9 × 10−5 |
| Tayanch dinamik qovushoqlik | 0,02407 Pa·s |
| Bosim-qovushoqlik koeffitsienti | 1,9 × 10−8 Pa−1 |
| Vaqt qadami / namuna olish oraligʻi | 0,0001 s |
| Umumiy simulyatsiya davomiyligi | 2 s |
CFD–1D bogʻlanishining asosiy parametri
CFD tahlilida distribyutor–silindr korpusi tirqishidagi oʻrtacha sizib chiqish natijalar boʻlimida taxminan 0,27 L/min deb berilgan. Gidrostatik sizib chiqish tenglamasidagi ekvivalent tashqi radius Amesim modeli ushbu qiymatni qayta hosil qiladigan tarzda iterativ sozlangan va r2 = 10 mm tanlangan.
Port vaqtlanishi va bosim
Bitta portning samarali ochilish oraligʻi 10,96°. Sakkizta kirish va sakkizta chiqish porti geometriyasiga bogʻliq holda bitta toʻldirish–boʻshatish ketma-ketligining burchak qadami 22,5°. Ikki port ochilish oraligʻining ayirmasi taxminan 0,58° izolyatsiyalangan porshen kamerasi oraligʻini qoldiradi. Modelda bu oraliq ayniqsa pastki oʻlik nuqta yaqinida taxminan 70 MPa mahalliy bosim choʻqqisiga mos keladi.
Asosiy natijalarning texnik xulosasi
| Oʻzgaruvchi | Xabar qilingan natija | Talqin chegarasi |
|---|---|---|
| Motorning Amesimʻdagi oʻrtacha aylanish tezligi | Taxminan 47 ayl/min | Oʻrganilgan simulyatsiya ish holati |
| Bir aylanishni yakunlash vaqti | Taxminan 1,3 s | Amesim natijasi |
| Porshen–silindr sizib chiqishi | Taxminan 0,73 L/min | Amesim natijasi |
| Distribyutor–silindr korpusi sizib chiqishi | Taxminan 0,27 L/min | CFD bilan kalibrlangan Amesim natijasi |
| Oʻrtacha chiqish sarfi | Taxminan 59,1 L/min | Bir toʻliq aylanish simulyatsiyasi |
| Motor momenti | Taxminan 6756 N·m | Porshenlar hosil qilgan hisoblangan moment |
| Yuk momenti | Taxminan 6109 N·m | Ishqalanish hisobga olingan model natijasi |
| Hajmiy samaradorlik | Taxminan %96 | Oʻrganilgan ish sharoiti |
| Mexanik samaradorlik | Taxminan %90 | Oʻrganilgan ish sharoiti |
| Katalog taqqoslashidagi oʻrtacha moment xatosi | %1,6 | Tadqiqotda sinovdan oʻtkazilgan bosim/tezlik nuqtalari |
| Katalog taqqoslashidagi maksimal moment xatosi | %5,3 | Sinov qilingan ish oraligʻidagi eng yuqori xato |
Ushbu natijalarni birgalikda baholash CFD bilan aniqlangan mahalliy mikro-sizib chiqish xatti-harakatini hisoblash jihatidan yengilroq 1D modelga uzatish mumkinligini va model koʻrib chiqilgan ish oraligʻida katalog moment egri chiziqlarini yaqindan qayta hosil qilganini koʻrsatadi. Tadqiqotning ilmiy hissasi faqat yangi CFD yechimi yoki faqat Amesim modeli emas, balki ushbu ikki modellashtirish miqyosi oʻrtasida yaratilgan sizib chiqishni tavsiflash bogʻlanishidir.
Manba va usul haqida izoh
Toʻliq original tadqiqot nomi: Dynamic Modeling of Multi-Stroke Radial Piston Motor with CFD-Informed Leakage Characterization
Mualliflar va tartib: Manhui Woo; Sangwon Ji.
Teng hissa/teng birinchi muallif: Tadqiqotda teng hissa yoki teng birinchi mualliflik bayonoti mavjud emas.
Masʻul muallif: Sangwon Ji.
Muassasalar: 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.
Manba turi va taqriz holati: Taqrizdan oʻtgan tadqiqot maqolasi.
Jurnal: Actuators.
Nashriyot: MDPI, Basel, Switzerland.
Bibliografik yozuv: Actuators 2026, 15, 54.
DOI: 10.3390/act15010054
Qabul qilingan sana: 9 Dekabr 2025.
Qayta koʻrib chiqish: 9 Yanvar 2026.
Qabul: 10 Yanvar 2026.
Nashr: 13 Yanvar 2026.
Rasmiy nashr havolasi: https://www.mdpi.com/2076-0825/15/1/54
DOI havolasi: https://doi.org/10.3390/act15010054
Litsenziya: Creative Commons Attribution — CC BY. Maqola ochiq kirish asosida nashr etilgan.
Moliyalashtirish: Tadqiqot Republic of Korea Ministry of Trade, Industry and Energy (MOTIE) tomonidan moliyalashtirilgan Manufacturing-based Production System Program doirasida No. 20018662 bilan qoʻllab-quvvatlangan.
Maʻlumotlar mavjudligi: Mualliflar original hissalar maqola ichida mavjudligini, qoʻshimcha savollar masʻul muallifga yoʻnaltirilishi mumkinligini bildiradi.
Manfaatlar toʻqnashuvi: Mualliflar manfaatlar toʻqnashuvi yoʻqligini bayon qilgan.
Mualliflar hissasi: Manhui Woo konseptuallashtirish, dasturiy taʻminot va dastlabki qoralama yozishni bajargan. Sangwon Ji tekshiruv, koʻrib chiqish/tahrirlash va moliyalashtirishni taʻminlashda ishtirok etgan. Har ikki muallif yakuniy matnni oʻqib tasdiqlagan.
Metodik chegara: Tadqiqot CFD maʻlumoti bilan boyitilgan bir oʻlchovli tizim simulyatsiyasi ishidir. Distribyutor–silindr korpusi mikro-sizib chiqishi Simerics MP+ CFD tahlili bilan tavsiflangan va ekvivalent sizib chiqish parametri sifatida Amesim modeliga uzatilgan. Umumiy motor ishlashining tekshiruvi ishlab chiqaruvchi katalog maʻlumotlari bilan moment taqqoslashiga asoslanadi. Shu sababli natijalar keng qamrovli mustaqil fizik motor tajribalari yoki uzoq muddatli dala sinovlarining oʻrnini bosmasligi kerak.
Manba ichidagi sonli izoh: Toʻr mustaqilligi jadvalida tanlangan 296.372 hujayrali Case 2 uchun sizib chiqish sarfi 0,2844 L/min deb berilgan boʻlsa, natijalar va kalibrlash boʻlimida CFD oʻrtacha sizib chiqishi taxminan 0,27 L/min sifatida ishlatilgan. Manba bu farqni alohida tushuntirmaydi; ushbu Verianla matnida ikki qiymat oʻz eʻlon qilingan kontekstlarida saqlangan.
Ushbu Verianla izohi ilmiy mazmun jihatidan faqat koʻrib chiqilgan tadqiqotga asoslanadi. Bibliografik identifikatsiya rasmiy nashr yozuvi bilan tekshirilgan, tashqi manbalardan tadqiqotga yangi eksperimental topilma, son, mexanizm yoki ishlash natijasi qoʻshilmagan.
Izoh qoldiring
E-pochta manzilingiz chop etilmaydi. Majburiy maydonlar * bilan belgilangan