Viscoelastic effects in lubricated contacts in the presence of cavitation
Yağlanmış temaslarda kavitasyon varlığında viskoelastik etkiler
- Tez No: 654334
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ LUCA BIANCOFIORE
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 107
Özet
Viskoelastik yağlayıcılarla ilgili önceki çalışmalar da kavitasyonun varlığını dikkate almadı, bunun yerine kavitasyonun meydana gelmesinin beklendiği bölgelerde negatif basınçlar bildirdi. Önerilen model, kavitasyonun varlığını tanımlamak için Oldroyd-B kurucu modelini kullanır ve polimer gevşeme süresi ile akış süresi ölçeği arasındaki oran olan Deborah sayısının (De) küçük olduğunu varsayar. Bunu yaparken, viskoelastik ince film denklemleri,“Tichy, J., 1996, Non-Newtonian lubrication with the convected Maxwell model.”öncülüğüne benzer bir yaklaşımla doğrusallaştırılabilir. De'deki sıfırıncı dereceden çözüm Reynolds denklemine karşılık gelir ve kütlenin korunduğu Elrod-Adams modeli aracılığıyla film kavitasyonunu da açıklamak için değiştirilmiştir. Viskoelastik yağlayıcıların akışı için çeşitli yatak konfigürasyonlarını (i) sarılmamış bir mil yatağını temsil eden bir kosinüs / parabolik profil ve (ii) yağlı kontaklardaki dokulu bir yüzeyi modellemek için cepli bir profil kullanarak modelliyoruz. Kavitasyonun olduğu mil yatağına viskoelastisite katılması, artan basınç dağılımı ne deniyle yağlayıcı filmdeki aktif olmayan (kavitasyon) bölgenin uzunluğunu azaltır. Bu, polimerlerin akışkan film yataklardaki yararlı etkisini doğrulayan De artışıyla yük taşıma kapasitesinde bir artışa neden olur. Cep profilinin artan viskoelastik etkilerle, temas noktasındaki yüzey tekstüre konumuna bağlı olarak yük taşıma kapasitesini artırdığı veya azalttığı gösterilmiştir. Sadece üst yüzeyde hareket olan iki düz plaka arasındaki viskoelastik yağlayıcılar için salınımlı bir sıkışma akış problemi modellenmiştir. Film reformasyonunun artan viskoelastik etkilerle geciktiğinden, büyük De değerlerindeki yük taşıma kapasitesinde bir azalma gözlemlenir. Viskoelastik etkiler güçlendikçe, aktif olmayan bölge, De değerine ulaşana kadar sürekli olarak büyür ve bunun ötesinde, kavitasyon başlangıcında tam bir film reformasyonu meydana gelmez. Çalışma, openFoam araç kutusu kullanılarak doğrudan sayısal simülasyonlara genişletildi. Sıkıştırılamaz, izotermal, iki fazlı akış için bir çözücü ile fazlar arasındaki etkileşimi ve viskoelastik akışkanlar için bir çözücüyü birleştiren bir model önerilmektedir. Ancak, doğrusal olmayan bağlantının bir sonucu olarak kararsızlıklar oluştuğundan, DNS yalnızca düşük De değerleri için geçerlidir.
Özet (Çeviri)
A model is proposed to study the influence of fluid viscoelasticity on the performance of lubricated contacts in the presence of cavitation. Previous studies on viscoelastic lubricants did not consider the presence of cavitation, rather reported negative pressures in regions where cavitation was expected to occur. The proposed model uses the Oldroyd-B constitutive model to describe the presence of cavitation and assumes that the Deborah number (De), the ratio between polymer relaxation time and flow time scale, is small. In doing so, the viscoelastic thin film equations can be linearised in a similar approach to what was pioneered by“Tichy, J., 1996, Non-Newtonian lubrication with the convected Maxwell model.”The zeroth-order solution in De corresponds to the Reynolds equation and has been modified to describe also the film cavitation through the mass-conserving Elrod-Adams model. We model several bearing configurations for the flow of viscoelastic lubricants using (i) a cosine/parabolic profile representing a journal bearing unwrapped geometry, and (ii) a pocketed profile to model a textured surface in lubricated contacts. Introducing viscoelasticity to the cavitating journal bearing decreases the length of the non-active (cavitation) region due to an increasing pressure distribution in the lubricant film. This results in an increase to the load carrying capacity with increasing De corroborating the beneficial influence of the polymers in fluid film bearings. The pocket profile is shown to either increase or decrease the load carrying capacity with increasing viscoelastic effects, depending on the location of surface texturing at the contact. An oscillating squeeze flow problem is modeled for viscoelastic lubricants between two flat plates with motion only at the top surface. A reduction in the load carrying capacity at larger values of De is observed as film reformation is seen to be retarded with increasing viscoelastic effects. As viscoelastic effects become stronger, the nonactive region is grows continuously until reaching a value of De beyond which a full film reformation does not occur upon the inception of cavitation. The study is extended to direct numerical simulations using the openFoam toolbox. A model that couples a solver for incompressible, isothermal, two phase flow with interaction between the phases and a solver for viscoelastic fluids is proposed. However, DNS are only valid for lower values of De as instabilities occur as a result of the non-linear coupling.
Benzer Tezler
- Çeşitli katkılı ve katkısız polimer yatakların sürtünme ve aşınma karakteristiklerinin deneysel tayini
Başlık çevirisi yok
VEDAT TEMİZ
Doktora
Türkçe
1998
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA GEDİKTAŞ
- Modeling lubricants enhanced by finite elasticity polymers
Sınırlı elastisite polimerleri ile gelistirilmiş yağlayıcıların modellenmesi
HUMAYUN AHMED
Doktora
İngilizce
2023
Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
DOÇ. LUCA BIANCOFIORE
- Non-linear viscoelasticity for epoxy-based polymers : Theoretical modeling and numerical implementation
Epoksi tabanlı polimerler için doğrusal olmayan viskoelastisite: Teorik modelleme ve nümerik uygulama
ATEŞ KORAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSNÜ DAL
PROF. DR. RAİF ORHAN YILDIRIM
- Viscoelastic effects on structure and dynamics of liposomes in polymeric matrices
Polimerik matrislerde lipozomların yapısı ve dinamikleri üzerindeki viskoelastik etkiler
SELCAN KARAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Kimya MühendisliğiKoç ÜniversitesiKimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ERKAN ŞENSES
PROF. DR. SEDA KIZILEL
- Profesyonel futbolcularda futbol müsabakasının kasın viskoelastik özelliklerine etkisi
The effect of football competition on muscle viscoelastic properties in professional football players
MUHAMMED HALİD DIĞRAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
SporBayburt ÜniversitesiBeden Eğitimi ve Spor Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ZEKAİ ÇAKIR