Hidrodinamik kaymalı yataklarda basınç çözümünün iyileştirilmesi: Yeni bir sayısal yöntem
Improvement of pressure solution in hydrodynamic sliding bearings: A new numerical method
- Tez No: 935511
- Danışmanlar: DOÇ. DR. CUMHUR OKTAY AZELOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Konstrüksiyon Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 98
Özet
Bu tezde, hidrodinamik kaymalı yataklarda basınç dağılımını daha doğru hesaplamak için akışkan ataleti ve sıcaklığı dikkate alan yeni bir sayısal yöntem geliştirilmiştir. Önerilen yöntem, tek boyutlu Reynolds çözümünü sıcaklık, akışkan ataleti ve film süreksizliklerini de içerecek şekilde genişletmektedir. Çalışmada iki farklı atalet düzeltme yaklaşımı ele alınmıştır: Birinci yaklaşımda, basınç düzeltmesi için Bernoulli denklemi kullanılarak basit bir basınç düzeltme modeli oluşturulmuştur. Ancak bu yöntemin yalnızca basınç düşüşlerini hesaplayabileceği, bazı şartlarda oluşan basınç artışı durumunu hesaplayamayacağı ve dolayısıyla, farklı geometri ve şartlara sahip problemler için genelleştirilemeyeceği tespit edilmiştir. İkinci yaklaşımda ise atalet düzeltmesi, Navier-Stokes denklemlerinin atalet terimleri doğrudan kullanılarak, ortalama atalet etkisi olarak modellenmiştir. Bu yöntemin, farklı yatak geometrileri dahil olmak üzere daha genel ve doğru sonuçlar üretebileceği gösterilmiştir. Tezde, süreksizlik bölgelerinin, tekdüzesiz sonlu farklar (non-uniform finite difference method) yöntemi kullanarak, kolayca ve yeterli doğrulukta modellenebileceğini gösteren yeni bir“sanal ağ ile ayrıklaştırma yöntemi”önerilmiştir. Sürekli yatak geometrisi örneği olarak sabit eğimli yatak ve ayrıca süreksizlik örneği olarak ise Rayleigh basamaklı yataklar üzerinde yapılan doğrulama çalışmaları ile, önerilen süreksizlik modeli yönteminin tam Navier-Stokes çözümleri ile yapılan HAD (CFD) analizleriyle büyük oranda uyumlu sonuçlar üretebileceği gösterilmiştir. Süreksizliğin modellenmesi ve atalet etkisinin yanında ayrıca enerji denklemi, ortalama viskoz ısı olarak düzenlenerek, sıcaklık etkileri için de bir basınç düzeltme yaklaşımı önerilmiştir. Bu genişletilmiş yöntem ile yapılan doğrulama çalışmalarında HAD (CFD) analizlerine kıyasla, klasik Reynolds çözümünün \%50 seviyelerinde hatalı basınç hesaplayabileceği görülürken, önerilen yöntemle ise hata oranı \%15'ten daha az seviyelerde hesaplanabilmektedir. Sonuç olarak bu çalışma, tek boyutlu hidrodinamik yataklar için, süreksizliğin modellenmesi dahil olmak üzere, akışkan ataleti ve sıcaklık etkisini dikkate alan ve hesaplama süresini önemli ölçüde kısaltan, genelleştirilmiş bir çözüm yöntemi ortaya koymaktadır. Önerilen yaklaşım, kaymalı yatakların tasarım ve analiz süreçlerinde daha doğru ve hızlı sonuçlar elde edilmesine katkı sağlayarak, geleneksel hesap yöntemlerini iyileştiren yeni bir sayısal çözüm yöntemi sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, a new numerical method is developed for more accurate calculation of pressure distribution in hydrodynamic sliding bearings, which takes into account fluid inertia and temperature. The proposed method extends the one-dimensional Reynolds solution by including fluid inertia and film discontinuities. Two different inertia correction approaches are considered in the study: In the first approach, a simple pressure correction model is developed using the Bernoulli equation for pressure correction. However, it was found that this method can only calculate pressure drops and cannot calculate pressure increases under certain conditions and therefore cannot be generalised for problems with different geometries and conditions. In the second approach, the inertia term of the Navier-Stokes equations are used directly and modelled as an average inertia effect. It is shown that this method can produce more general and accurate results, including for different bearing geometries. In the thesis, a new“virtual grid discretisation method”is proposed which shows that discontinuity segments can be modelled easily and with sufficient accuracy using the non-uniform finite difference method. Validation studies on a fixed inclined bearing as an example of continuous bearing geometry and Rayleigh step bearings as an example of discontinuity have shown that the proposed method can produce results that are in good agreement with CFD analyses with exact Navier-Stokes solutions. In addition to modeling the discontinuity and the inertia effect, a pressure correction approach is also proposed for temperature effects by rearranging the energy equation as average viscous heat. The validation studies with this extended method show that compared to CFD analysis, the classical Reynolds solution can calculate the pressure with an error of up to 50\%, while the method proposed in this thesis can calculate the pressure with an error of less than 15\%. In conclusion, this thesis introduces a generalized solution method for one-dimensional hydrodynamic bearings that incorporates fluid inertia and temperature effects while efficiently modeling discontinuities. By significantly reducing computational time, the proposed approach enhances conventional calculation methods, offering a more accurate and efficient solution for the design and analysis of sliding bearings.
Benzer Tezler
- Numerical modelling and simulation of a squeeze film damper
Sıkıştırma etkili yağ film sönümleyicinin sayısal modellenmesi ve simülasyonları
EKİN AKBULUT
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGEN AKALIN
- Oynak lokmalı eksenel hidrodinamik kaymalı yatakların davranışının sayısal olarak belirlenmesi için yeni bir algoritma
Başlık çevirisi yok
AHMET POLAT
- Hidrodinamik eksenel kaymalı yatakların performansına deformasyonun etkisi
The deformations' effect on the performance of hydrodynamic thrust bearings
ÇAĞRI ÖZGEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİN GÜLLÜ
- Eksenel kaymalı yataklarda elastohidrodinamik yağlama ve elastik deformasyona uğrayabilen kaymalı yatak dizaynı
Başlık çevirisi yok
ALİ OSMAN KURBAN
- Dinamik yük altında çalışan teflon-bronz tabakalı kaymalı yataklarda gerilme analizi ve yüzey yorulmasının incelenmesi
Stress anlysis and investigation of surface fatigue of PTFE-bronze layered journal bearings under dynamic loading conditions
MUSTAFA SABRİ DUMAN
Doktora
Türkçe
2002
Makine MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYDIN BIYIKLIOĞLU