Análisis CFD-FEM para la Predicción de Funcionalidad de Bombas de Múltiples Engranajes
Autores: Zharkevich, Olga; Reshetnikova, Olga; Nikonova, Tatyana; Berg, Alexandra; Berg, Andrey; Zhunuspekov, Darkhan; Nurzhanova, Oxana
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Análisis CFD-FEM para la Predicción de Funcionalidad de Bombas de Múltiples Engranajes
Categoría
Procesos industriales
Subcategoría
Diseño de procesos industriales
Palabras clave
Funcionalidad
Bomba de múltiples engranajes
Dinámica de fluidos computacional
Método de elementos finitos
Tensiones
Par
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CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
Se ha desarrollado un modelo integral para evaluar la funcionalidad de una bomba de múltiples engranajes. El modelo integrado para evaluar la funcionalidad de una bomba de múltiples engranajes contiene un modelo de análisis de dinámica de fluidos computacional (CFD) combinado con un modelo de resistencia basado en el método de elementos finitos (FEM). Se vincularon dos submodelos: un submodelo CFD para evaluar la distribución de presión interna de la bomba y un submodelo estructural FEM para calcular las tensiones y desplazamientos estructurales de la bomba debido a la presión del fluido. Se utilizó análisis de elementos finitos en SolidWorks 2016 para evaluar la resistencia de las uniones de engranajes de la bomba. A medida que la presión del fluido de trabajo aumenta de 6 a 20 MPa, se observa un aumento lineal en las tensiones de Mises. En el eje, estas tensiones aumentan a 226.2 MPa, y en las bocas de los dientes, alcanzan un valor máximo de 205.5 MPa. Con el aumento del par en el eje de transmisión de 100 a 500 N·m, hay un aumento significativo en las tensiones de Mises localizadas en las zonas de contacto del eje con el engranaje de transmisión. El análisis de los datos obtenidos mostró que los desplazamientos causados por la presión del fluido de trabajo son insignificantes en comparación con los desplazamientos que surgen bajo la acción del par. Con el aumento de la presión y el par, hay una tendencia a disminuir el factor de seguridad, lo que indica una disminución del factor de seguridad del diseño de la bomba de múltiples engranajes. No se proporciona el factor de seguridad a un par de 400-500 N·m. Los resultados de la simulación son confirmados por análisis de correlación. El error de aproximación promedio es del 5-7%.
Descripción
Se ha desarrollado un modelo integral para evaluar la funcionalidad de una bomba de múltiples engranajes. El modelo integrado para evaluar la funcionalidad de una bomba de múltiples engranajes contiene un modelo de análisis de dinámica de fluidos computacional (CFD) combinado con un modelo de resistencia basado en el método de elementos finitos (FEM). Se vincularon dos submodelos: un submodelo CFD para evaluar la distribución de presión interna de la bomba y un submodelo estructural FEM para calcular las tensiones y desplazamientos estructurales de la bomba debido a la presión del fluido. Se utilizó análisis de elementos finitos en SolidWorks 2016 para evaluar la resistencia de las uniones de engranajes de la bomba. A medida que la presión del fluido de trabajo aumenta de 6 a 20 MPa, se observa un aumento lineal en las tensiones de Mises. En el eje, estas tensiones aumentan a 226.2 MPa, y en las bocas de los dientes, alcanzan un valor máximo de 205.5 MPa. Con el aumento del par en el eje de transmisión de 100 a 500 N·m, hay un aumento significativo en las tensiones de Mises localizadas en las zonas de contacto del eje con el engranaje de transmisión. El análisis de los datos obtenidos mostró que los desplazamientos causados por la presión del fluido de trabajo son insignificantes en comparación con los desplazamientos que surgen bajo la acción del par. Con el aumento de la presión y el par, hay una tendencia a disminuir el factor de seguridad, lo que indica una disminución del factor de seguridad del diseño de la bomba de múltiples engranajes. No se proporciona el factor de seguridad a un par de 400-500 N·m. Los resultados de la simulación son confirmados por análisis de correlación. El error de aproximación promedio es del 5-7%.