آنالیز ترموهیدرودینامیکی جریان آشفته روغن در یاتاقانهای ژورنال

در تمام مطالعات انجام شده برای بدست آوردن مشخصات ترموهیدرودینامیکی یاتاقانهای ژورنال بوسیله تکنیکهای دینامیک سیالات محاسباتی،(cfd)، فرض جریان آرام در نظر گرفته شده است. از طرف دیگر هرگاه جریان متلاطم مورد بررسی قرار گرفته، با در نظر گرفتن فرضهای ساده کننده، معادله رینولدز تقریبی در فرمهای مختلف بوسیله محققین مورد حل عددی و تحلیلی قرار گرفته است. بنابراین، آنالیز ترموهیدرودینامیکی جریان متلاطم در یاتاقانهای ژورنال بوسیله تکنیکهای دینامیک سیالات محاسباتی که در آن معادلات ناویراستوکس جهت رسیدن به جوابهای دقیقتر و با کمترین فرضهای ساده کننده حل عددی شده باشند، انجام نشده است. در این مطالعه، مشخصات ترموهیدرودینامیکی یاتاقانهای ژورنال با جریان روانساز آشفته با استفاده از تکنیکهای دینامیک سیالات محاسباتی مورد مطالعه قرار گرفته است. حل عددی معادلات دوبعدی ناویراستوکس همراه معادلات حاکم بر انرژی جنبشی و نرخ اتلاف انرژی جریان متلاطم بطور همزمان با معادله انرژی برای جریان روغن و معادله هدایت حرارتی برای بوش انجام شده است. مدل akn low-re k-? برای مدل کردن جریان متلاطم بکار رفته است. با توجه به هندسه پیچیده مسأله، معادلات حاکم به صفحه محاسباتی انتقال داده شده اند، به طوری که ارتباط بین ناحیه فیزیکی و محاسباتی بوسیله یک نگاشت همدیس بدست آمده است. فرم گسسته معادلات انتقال یافته به کمک روش حجم کنترل بدست آمده و بوسیله الگوریتم simple حل شده اند. همچنین تأثیرات کاویتاسیون (cavitation) بوسیله یک مدل کاویتاسیون مناسب مورد بررسی قرار گرفته است. کسر مایع در ناحیه کاویتاسیون براساس پیوستگی محاسبه شده و بجای سیال دوفازی در این ناحیه، یک مخلوط همگن با خواص فیزیکی معادل در نظر گرفته شده و معادلات حاکم در دامنه تحت کاویتاسیون نیز برقرار می باشند. بوسیله این روش سرعت سیال، توزیع فشار و دما در جهات مختلف سیال بدون تقریبهای ساده کننده که معمولاً در آنالیز جریان متلاطم در یاتاقانهای ژورنال استفاده می شود، بدست می آید.برای بررسی تأثیرات پارامترهای مختلف، حل معادلات برای مقادیر مختلف عدد رینولدز، (reynolds number)، خارج از مرکزیت، (eccentricity) و لقی شعاعی،(radial clearance)، انجام شده است. مقایسه های بین نتایج عددی حاضر با نتایج تئوری و نتایج بدست آمده از آزمایش تطابق خوبی را نشان می دهد.نتایج محاسبه شده سرعت و فشار نشان می دهند که تحت بعضی شرایط، در نزدیکی ناحیه بیشترین ضخامت، جریان سیال جدا شده، (separation)، و پس از آن تا نقطه دوباره چسبیدن، (reattachment)، ناحیه برگشتی پدید می آید که عامل این پدیده وجود گرادیان فشار نامساعد در ناحیه مذکور می باشد. همچنین ماکزیمم فشار سیال نزدیک مینیمم ضخامت سیال اتفاق می افتد.نتایج بدست آمده از آنالیز ترموهیدرودینامیکی یاتاقانهای ژورنال تحت سرعتهای بالا، بیان می کند که ماکزیمم دمای جریان روانساز در مینیمم ضخامت سیال اتفاق می افتد و با افزایش مقدار عدد رینولدز، خارج از مرکزیت و کاهش مقدار لقی شعاعی، این مقدار افزایش می یابد.