Верификация математической модели динамики жидкости в проточной части гидротормоза

Введение. Создание гидрозамедлителей для применения на транспортной технике (гидродинамических ретардеров), связано с реализацией заданных механических характеристик при минимальных габаритных размерах изделия, ограниченных стесненной компоновкой машины. Указанное обстоятельство требует проведения широкого круга исследований о влиянии параметров гидротормоза, например, количества и угла наклона лопастей, формы проточной части и физико-механических свойств рабочей жидкости на реализуемую механическую характеристику узла для оптимизации последнего с точки зрения массогабаритных параметров.

Цель исследования. Верификация математической модели динамки рабочей жидкости в проточной части гидротормоза, для подтверждения расчетных данных, получаемых с ее помощью.

Методология и методы. Верификация разработанной модели была проведена путем выполнения ряда экспериментальных исследований с применением серийного гидродинамического ретардера. Для обеспечения возможности корректного сравнения твердотельная модель лопастных колес гидротормоза, с помощью которой была создана конечнообъемная модель проточной части ретардера, получена с применением координатно-измерительной машины. В ходе эксперимента реализовывался ряд стационарных режимов работы с различными частотами вращения ротора и разностью давлений между входной и выходной магистралью гидротормоза. Затем полученные режимы воспроизводились с применением разработанной математической модели. Сравнение проводилось по реализованному тормозному моменту.

Результаты и научная новизна. В ходе выполненных исследований доказано, что результаты, получаемые с применением разработанной математической модели динамики жидкости в проточной части гидрозамедлителя и в рамках натурного эксперимента – близки. Представленный результат позволяет считать разработанную математическую модель верифицированной и обоснованно использовать ее при исследовании влияния различных параметров гидротормоза на его механическую характеристику.

Практическая значимость. Создана математическая модель динамики жидкости в проточной части гидродинамического ретардера и проведена ее верификация. Полученные данные позволяют применять ее при проектировании лопастной части гидрозамедлителя для реализации заданных механических характеристик узла.

1. Котиев Г.О., Гумеров И.Ф., Стадухин А.А., Косицын Б.Б. Определение потребного уровня замедления высокоподвижных колесных машин при использовании износостойкой тормозной системы // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2019. №4 (127). С. 146 – 157.

2. Котиев Г.О., Гумеров И.Ф., Стадухин А.А., Косицын Б.Б. Определение механических характеристик узлов износостойкой тормозной системы высокоподвижных колесных машин // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2020. №1 (128). С. 131 – 141.

3. Котиев Г.О., Гумеров И.Ф., Стадухин А.А., Косицын Б.Б. Выбор емкости бортового накопителя энергии при использовании электромашины в износостойкой тормозной системе высокоподвижных колесных машин // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2020. №2 (129). С. 126 – 133.

4. Гавриленко Б.А., Минин В.А., Оловников Л.С. Гидравлические тормоза. М.: Машгиз, 1961. 244 с.

5. Стесин С. П., Яковенко Е.А. Лопастные машины и гидродинамические передачи. М.: Машиностроение, 1990. 240 с

6. Hirsh C. Numerical Computation of internal and External Flows Volume 1 Fundamentals of Computational Fluid Dynamics. Elsevier. 2007. 656 p.

7. Xuesong Li, Xiusheng Cheng, Liying Miao, Zhonghua Liu. Numerical Analysis On Internal Flow Field of a Hydraulic Retarder // IEEE Conferences/ 2009 International Conference on Mechatronics and Automation. (Changchun, Chi, 9-12 Aug. 2009). p. 3710 – 3715.

8. Weiyang Bu, Guang Shen, Haifeng Qiu, Chunbao Liu. Investigation on the dynamic influence of thermophysical properties of transmission medium on the internal flow field for hydraulic retarder // International Journal of Heat and Mass Transfer, Volume 126, Part A, 2018, Pages 1367-1376.

9. Xuesong Li, Xiusheng Cheng and Liying Miao, Zhonghua Liu «Numerical Analysis on Internal Flow Field of a Hydraulic Retarder» in: International Conference on Mechatronics and Automation, Changchun, China, 2015.

10. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика в 10 т. Т. 6: Гидродинамика. М.: Физматлит, 2015.

11. Лабунцов Д.А., Ягов В.В. Механика двухфазных систем: Учебное пособие для вузов – М.: Издательство МЭИ, 2000, 374 стр.

12. Wilcox D. C. Formulation of the k-ω Turbulence Model Revisited//AIAA 2007 1408, 45th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. Reno, Nevada. -2007.