تحلیل یاتاقان توربوشارژر به کمک روش شبکه بندی متحرک و بررسی تاثیر پارامترهای مختلف بر عملکرد آن

اهمیت تحلیل یاتاقان های ژورنال با توجه به کاربرد بسیار فراوان آن ها در صنعت بر هیچ کس پوشیده نیست. در اکثر تحلیل های یاتاقتن ژورنال از معادله ی رینولدز استفاده می شود که خود با فرضیاتی ساده کننده از معادلات بقای جرم و مومنتوم بدست می آید. روش های تحلیلی و عددی زیادی برای تحلیل یاتاقان ژورنال با استفاده از معادله ی رینولدز وجود دارد. روش های تحلیلی غالبا با ساده سازی هایی برای حالت هایی خاص همراه هستند که بعضا با خطای چشم گیر همراه هستند. علاوه بر این، این روش ها قادر به تحلیل هندسه های پیچیده ی یاتاقان نیستند. روش های تفاضل محدود خطای نسبتاً کمتری نسبت به روش های تحلیلی دارند و قادر به تحلیل همه ی نسبت های طول به قطر یاتاقان ساده هستند اما این روش ها نیز در تحلیل هندسه های پیچیده ی یاتاقان ناتوانند. هدف از این پایان نامه ارائه ی روشی جامع در تحلیل یاتاقان های ژورنال است. در این روش به منظور تحلیل جریان در یاتاقان ژورنال، معادلات بقای جرم و ممنتوم و معادله ی انرژی با استفاده از یک روش دینامیک سیالات محاسباتی مبتنی بر شبکه ی متحرک حل می شوند. این روش علاوه بر اینکه خطای کمتری نسبت به دو روش مذکور دارد، قادر به تحلیل هرگونه هندسه ی پیچیده ی یاتاقان ژورنال است. به منظور بررسی دقت این روش ابتدا یاتاقان های با طول کوتاه و بلند به دو روش تحلیلی و روش عددی مورد نظر در بارگذاری های مختلف، تحلیل شده و میزان خارج از مرکزی و بیشینه فشار بدست آمده از هر دو روش با یکدیگر مقایسه شده اند. نتایج حاکی از نزدیکی جواب های دو روش به ویژه در بارگذاری های سبک هستند. از آنجا که حلی تحلیلی برای معادله ی رینولدز در یاتاقان های با نسبت طول به قطر محدود وجود ندارد، در فصل چهارم روشی بر اساس بسط حل های تحلیلی یاتاقان کوتاه و بلند، برای تحلیل یاتاقان با نسبت طول به قطر محدود ارائه شده است. برای این نسبت طول به قطر نیز تحلیل به هر دو روش انجام شده و نتایج هر دو حل برای میزان خروج از مرکزی با هم مقایسه شده اند. مقدار خطا در این حالت کمتر از دو حالت دیگر است. پس از اطمینان حاصل کردن از دقت روش دینامیک سیالات محاسباتی مبتنی بر شبکه ی متحرک، یاتاقان های با هندسه ی پیچیده تر شبیه سازی شده اند. بدین منظور یاتاقان یک توربوشارژر در نظر گرفته شده است. ابتدا تاثیر تغییرات سرعت دورانی محور بر پارامترهای میزان خارج از مرکزی، زاویه ی تعادلی، دبی روانکار، میزان افزایش دمای بیشینه به وجود آمده در اثر تلفات اصطکاکی، میزان افزایش دمای روغن از ورودی تا خروجی و تلفات اصطکاکی بررسی شده است. نتایج حاکی از افزایش زاویه ی تعادلی، میزان افزایش دما و گشتاور اصطکاکی، و کاهش خارج از مرکزی با افزایش سرعت دورانی محور است. در انتها به منظور نشان دادن کارآمدی روش، یاتاقان توربوشارژر با چهار شیار محوری شبیه سازی شده است و نتایج آن با حالت بدون شیار مقایسه شده اند. با توجه به نتایج بدست آمده افزودن شیار به یاتاقان توربوشارژر موجب افزایش خارج از مرکزی و دبی روانکار، و کاهش زاویه ی تعادلی، میزان افزایش دما و گشتاور اصطکاکی است.