Una Investigación Comparativa de Enfoques de CFD para el Flujo de Dos Fases Aceite-Aire en Rodamientos Lubricados de Alta Velocidad
Autores: Zhao, Ruifeng; Zhou, Pengfei; Zhong, Jianfeng; Yang, Duan; Ling, Jie
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Una Investigación Comparativa de Enfoques de CFD para el Flujo de Dos Fases Aceite-Aire en Rodamientos Lubricados de Alta Velocidad
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Comportamiento del flujo
Lubricación de rodamientos
Fricción
Mecanismos de desgaste
Diseño de lubricación
Estrategias de simulación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
Analizar el comportamiento del flujo bifásico en la lubricación de rodamientos es crucial para entender los mecanismos de fricción y desgaste, optimizar el diseño de la lubricación y mejorar la eficiencia operativa y la fiabilidad de los rodamientos. Sin embargo, la complejidad del flujo bifásico aceite-aire en rodamientos de alta velocidad plantea desafíos significativos para la investigación. Actualmente, hay una falta de estudios comparativos que empleen diferentes estrategias de simulación para abordar este problema, dejando una brecha en la orientación basada en evidencia para seleccionar enfoques de simulación apropiados en aplicaciones prácticas. Este estudio comienza con un análisis comparativo entre resultados experimentales y de simulación para validar la fiabilidad del enfoque de simulación adoptado. Posteriormente, se lleva a cabo una evaluación comparativa de diferentes métodos de simulación para proporcionar una base científica para la toma de decisiones relevante. Evaluados desde tres dimensiones: adaptabilidad a las condiciones de velocidad de rotación, enfoques de investigación (distribución de aceite y pérdida de potencia) y economía computacional, los hallazgos revelan que el FVM sobresale a velocidades medias y altas, prediciendo con precisión la distribución continua de la película de aceite y la pérdida de potencia, mientras que el MPS, aprovechando sus características lagrangianas sin malla, demuestra una capacidad superior para describir fenómenos físicos en condiciones extremas, aunque con costos computacionales más altos. Económicamente, el FVM, respaldado por ecosistemas de software maduros y optimización de computación paralela, es más adecuado para aplicaciones de diseño industrial, mientras que el MPS, al depender más de hardware de alto rendimiento, es más adecuado para la investigación académica y escenarios personalizados. El estudio propone además que futuras investigaciones podrían adoptar un enfoque acoplado FVM-MPS para equilibrar eficiencia y precisión, ofreciendo un nuevo paradigma para el análisis de lubricación a múltiples escalas en rodamientos.
Descripción
Analizar el comportamiento del flujo bifásico en la lubricación de rodamientos es crucial para entender los mecanismos de fricción y desgaste, optimizar el diseño de la lubricación y mejorar la eficiencia operativa y la fiabilidad de los rodamientos. Sin embargo, la complejidad del flujo bifásico aceite-aire en rodamientos de alta velocidad plantea desafíos significativos para la investigación. Actualmente, hay una falta de estudios comparativos que empleen diferentes estrategias de simulación para abordar este problema, dejando una brecha en la orientación basada en evidencia para seleccionar enfoques de simulación apropiados en aplicaciones prácticas. Este estudio comienza con un análisis comparativo entre resultados experimentales y de simulación para validar la fiabilidad del enfoque de simulación adoptado. Posteriormente, se lleva a cabo una evaluación comparativa de diferentes métodos de simulación para proporcionar una base científica para la toma de decisiones relevante. Evaluados desde tres dimensiones: adaptabilidad a las condiciones de velocidad de rotación, enfoques de investigación (distribución de aceite y pérdida de potencia) y economía computacional, los hallazgos revelan que el FVM sobresale a velocidades medias y altas, prediciendo con precisión la distribución continua de la película de aceite y la pérdida de potencia, mientras que el MPS, aprovechando sus características lagrangianas sin malla, demuestra una capacidad superior para describir fenómenos físicos en condiciones extremas, aunque con costos computacionales más altos. Económicamente, el FVM, respaldado por ecosistemas de software maduros y optimización de computación paralela, es más adecuado para aplicaciones de diseño industrial, mientras que el MPS, al depender más de hardware de alto rendimiento, es más adecuado para la investigación académica y escenarios personalizados. El estudio propone además que futuras investigaciones podrían adoptar un enfoque acoplado FVM-MPS para equilibrar eficiencia y precisión, ofreciendo un nuevo paradigma para el análisis de lubricación a múltiples escalas en rodamientos.