Hidrodinamik yağlamada kullanılan mikro-doku yüzeyler üzerinde akışkanın, diskin açısal hızının ve boşluk sayısının direnç azalmasına etkilerinin sayısal incelenmesi

Numerical investigation of operating fluid, rotating disk speed effects and number of cavities on drag reduction of micro-textured surfaces for hydrodynamic lubrication

Özet

Yüzey dokusu yöntemlerinde gelişmeler yaşanırken bu gelişmelerden birçok mühendislik uygulamaları fayda sağlayabilir. Özellikle sürtünme özellikleri ile ilgili yağlama uygulamalarında yüzey dokusu etkisi önemli bir etkiye sahiptir. Bu çalışma kapsamında iki paralel plakadan oluşan yağlama sisteminin hesaplamalı akışkanlar dinamiği çalışmasıyla incelenmesi hedeflenmiştir. Plakalardan birisi hareket ederken, diğer plaka sabittir ve plakalar arasındaki akış, sıkıştırılamaz, iki boyutlu ve tek fazlı olarak kabul edildi. Hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizinin amacı direnç kuvvetindeki azalmanın, çalışan akışkan özellikleri (yani yağ çeşidi), açısal hız ve boşluk miktarı ile nasıl ilişkili olduğunu belirlemektir. Bu çalışmada SAE 0W-30 tipi yağın, çalışılan yedi yağ arasında en yüksek direnç düşüşü ve daha az direnç kuvveti sağladığı için en uygun koşulları sağlayan akışkan olduğu belirlenmiştir. Direnç katsayısının ve dolayısıyla direnç kuvvetinin açısal hızın artmasıyla arttığı fark edilmiştir. Boşluk sayısının yüzey dokusuna etkisi de bu çalışma kapsamında araştırılmıştır ve dirençteki azalmanın boşluk sayısı ile ilişkili olmadığı bulunmuştur. Bunun nedeni 0, 1, 2 ve 3 boşluk yerleştirildiğinde neredeyse aynı direnç kuvvetleri elde edilmiştir.

Abstract

There have been developments on surface texturing methods providing benefit in a great many engineering applications.Especially, influence on surface texturing in lubrication applications related to frictional properties have been cause of concern.In the present study, it was aimed to work on the computational fluid dynamics (CFD) study of the lubrication system consistingof two parallel plates. While one of the plates was sliding, the other one was stationary and an incompressible two-dimensionalsingle phase flow was assumed between those plates. The scope of the CFD analysis was to determine the relationship betweendrag force and operating fluid properties (i.e., oil types), rotational speed and the amount of the cavities. It was realized that SAE0W-30 was found to be the best fluid among the seven studied oil types providing optimal conditions such as high drag reductionand less drag force. It was noticed that the drag coefficient thus, drag force appeared to be increasing as the rotating disk speedrose. The influence of the number of the cavities along the textured surface was also investigated in the present study and it wasfound that drag reduction was not associated with the number of cavities because 0, 1, 2 and 3 cavities nearly gave the same dragforce values.