Сибирский федеральный университет

Перевод названия: Полуаналитический метод расчета упруго-гидродинамического контакта

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2020

Идентификатор DOI: 10.31772/2587-6066-2020-21-1-8-14

Ключевые слова: гибридное моделирование, цифровые двойники, упругогидродинамический контакт, hybrid modeling, digital twins, elastic-hydrodynamic contact

Аннотация: A semi-analytical method for calculating elastic-hydrodynamic contact based on the partial use of Computer Aided Design / Computer Aided Engineering (CAD / CAE) packages and solutions of the integral equation of functional relationship between pressure and deformation have been described. The pressure in the lubricating layer is described by solving the modernized Reynolds equation taking into account the factors such as elastic deformation of surfaces in the contact zone, cavitation effect in the low-pressure region, and variable viscosity of the lubricant layer, which depends on thermodynamic parameters. Based on the stationary solution, a tensor damping coefficient has been obtained, with the help of which calculations of transient non-stationary modes that occur in cases of a sharp change in the external load have been further performed. A comparison of the results of modeling a plain bearing obtained by using the proposed semi-analytical method has been made and the full calculation performed using CAD / CAE programs such as ANSYS and COMSOL Multiphysics. The comparison showed good convergence of all numerical methods. At the same time, the “hybrid” method showed a number of advantages over direct calculations in CAD / CAE packages, such as: faster calculation speed, low requirements for computing resources and accounting for the cavitation effect. The described semi-analytical method allows to create digital twins of bearing units, centrifugal pumps and hydraulic supports used in satellite cooling systems and in rotary mechanisms of ground-based satellite dishes. Описан полуаналитический метод расчета упруго-гидродинамического контакта, основанный на частичном использовании Computer Aided Design / Computer Aided Engine ering (CAD/CAE) пакетов и решения интегрального уравнения функциональной связи между давлением и деформацией. Давление в смазочном слое описывается решением модернизированного уравнения Рейнольдса с учетом таких факторов, как упругая деформация поверхностей в зоне контакта, эффект кавитации в области низкого давления, переменная вязкость смазочного слоя, зависящая от термодинамических параметров. На основе стационарного решения получен тензорный коэффициент демпфирования, с помощью которого далее выполняются расчеты переходных нестационарных режимов, возникающих в случаях резкого изменения внешней нагрузки. Проведено сравнение результатов моделирования подшипника скольжения, полученных с помощью предложенного полуаналитического метода и полного расчета, выполненного с помощью CAD/CAE программ, таких как ANSYS и COMSOL Multiphysics. Сравнение показало хорошую сходимость всех численных методов. При этом «гибридный» метод показал ряд преимуществ по сравнению с прямыми расчетами в CAD/CAE пакетах, таких как более быстрая скорость расчета, невысокие требования к вычислительным ресурсам и учет кавитационного эффекта. Описанный полуаналитический метод позволяет создавать цифровые двойники подшипниковых узлов, центробежных насосов и гидроопор, использующихся в спутниковых системах охлаждения и поворотных механизмах наземных спутниковых антенн.

Журнал: Сибирский журнал науки и технологий

Выпуск журнала: Т. 21, № 1

Номера страниц: 8-14

ISSN журнала: 25876066

Место издания: Красноярск

Издатель: Сибирский государственный университет науки и технологий им. акад. М.Ф. Решетнева

• Ivanov V. A. (Siberian Federal University, Polytechnic Institute)
• Erkaev N. V. (Siberian Federal University, Polytechnic Institute)

• РИНЦ (eLIBRARY.RU)