Simulación y Optimización de Dinámica de Fluidos Computacional de Válvulas de Amortiguador Hidropneumático para Aplicaciones en Vehículos Pesados
Autores: Nie, Wei; He, Hongwen; Sha, Luming; Wang, Chao; Du, Fu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
Para satisfacer los requisitos de diseño de una válvula de amortiguador de resorte hidropneumático, se investigaron la caída de presión de entrada-salida () y la fuerza axial sobre el vástago () de una válvula utilizando simulaciones de acoplamiento fluido-sólido y optimización multiobjetivo, junto con los efectos de los diámetros de tres orificios internos (, , y ) en la y la . Primero, se estableció un modelo de dinámica de fluidos computacional en malla de una válvula de amortiguador basado en su estructura geométrica. A continuación, se investigaron los efectos del caudal (Q) y el diámetro del orificio de amortiguación en la estructura interna sobre la y la de la válvula de amortiguador. Los resultados mostraron que la y la variaron de manera no lineal con Q. Para un Q dado, la disminuyó a medida que , , y aumentaron. Para un Q dado, la no estaba relacionada con y , pero disminuyó a medida que aumentó. Finalmente, se optimizó la estructura de la válvula de amortiguador definiendo la y la como variables de respuesta y , , y como variables explicativas. Los resultados mostraron que la mejor configuración de los diámetros de los orificios fue = 8.8 mm, = 5.55 mm y = 6 mm. En esta configuración, = 0.704 MPa y = 110.005 N. La de la válvula optimizada estaba más cerca del valor medio del rango objetivo que la del diseño inicial de la válvula. La diferencia entre los valores simulados y los valores objetivo de la disminuyó del 0.28% al 0.0045%, satisfaciendo los requisitos de aplicación.
Descripción
Para satisfacer los requisitos de diseño de una válvula de amortiguador de resorte hidropneumático, se investigaron la caída de presión de entrada-salida () y la fuerza axial sobre el vástago () de una válvula utilizando simulaciones de acoplamiento fluido-sólido y optimización multiobjetivo, junto con los efectos de los diámetros de tres orificios internos (, , y ) en la y la . Primero, se estableció un modelo de dinámica de fluidos computacional en malla de una válvula de amortiguador basado en su estructura geométrica. A continuación, se investigaron los efectos del caudal (Q) y el diámetro del orificio de amortiguación en la estructura interna sobre la y la de la válvula de amortiguador. Los resultados mostraron que la y la variaron de manera no lineal con Q. Para un Q dado, la disminuyó a medida que , , y aumentaron. Para un Q dado, la no estaba relacionada con y , pero disminuyó a medida que aumentó. Finalmente, se optimizó la estructura de la válvula de amortiguador definiendo la y la como variables de respuesta y , , y como variables explicativas. Los resultados mostraron que la mejor configuración de los diámetros de los orificios fue = 8.8 mm, = 5.55 mm y = 6 mm. En esta configuración, = 0.704 MPa y = 110.005 N. La de la válvula optimizada estaba más cerca del valor medio del rango objetivo que la del diseño inicial de la válvula. La diferencia entre los valores simulados y los valores objetivo de la disminuyó del 0.28% al 0.0045%, satisfaciendo los requisitos de aplicación.