|
|
Výpočtová analýza dynamických vlastností hydrodynamických kluzných ložisek
Rak, Vladimír ; Kamenický, Ján (oponent) ; Zapoměl, Jaroslav (oponent) ; Pochylý, František (oponent) ; Malenovský, Eduard (vedoucí práce)
Práce se zabývá výpočtovým modelováním statické a dynamické analýzy hydrodynamických kluzných ložisek, analýzy stability proudění tekutinového filmu a analýzy odezvy rotorových soustav. Na školicím pracovišti byl vyvinut nový teoretický přístup k modelování statického a dynamického chování tuhého rotujícího tělesa v tekutině při vzájemné interakci. Přístup je založen na aplikaci Navier-Stokesovy pohybové rovnice, rovnice kontinuity a předepsaných vhodných okrajových podmínkách. Pomocí vhodných transformačních vztahů lze od sebe oddělit a samostatně řešit pohyb tělesa a tekutiny a zároveň je možné separovat stacionární a nestacionární řešení tekutinové vrstvy. K analýze chování tekutiny je použita metoda kontrolních objemů. Pro popis geometrické konfigurace jsou využita racionální Bézierova tělesa, tato tělesa jsou zároveň využita také k aproximaci rychlostní a tlakové funkce. Vzhledem k tomu, že se změnou polohy středu hřídele je vždy prováděno i nové generování sítě, jedná se o kombinovanou ALE (Arbitrary Lagrange-Euler) metodu. Přídavné účinky od tekutiny, působící na hřídelový čep rotorové soustavy (v případě kluzného ložiska se jedná o tenzory přídavné hmotnosti, přídavné tuhosti a přídavného tlumení, které se řeší v rámci dynamické analýzy tekutinového filmu), jsou v případě aplikace nového přístupu k analýze funkcí pouze jediného parametru – polohy středu hřídele. Zde je veliká výhoda oproti klasickému přístupu, založenému na aplikaci Reynoldsovy rovnice, kdy je nutno řešit vázanou úlohu. Autor analyzoval modely dlouhých i krátkých hydrodynamických kluzných ložisek o různé geometrii, jmenovitě se jednalo o válcová a eliptická ložiska. V řešení byla uvažována nestlačitelná i stlačitelná tekutinová výplň radiální mezery kluzného ložiska. Výsledky analýz tekutinové vrstvy kluzného ložiska byly poté zahrnuty do pohybové rovnice modelové rotorové soustavy se dvěma stupni volnosti, uložené na svých koncích ve dvou kluzných ložiskách (Jeffcottův rotor). V dalším kroku autor modeloval a řešil odezvu rotorové soustavy na vynucené stálené kmitání vybuzené nevývahou rotujících hmot.
|
|
|
Výpočtová analýza dynamických vlastností hydrodynamických kluzných ložisek
Rak, Vladimír ; Kamenický, Ján (oponent) ; Pochylý, František (oponent) ; Zapoměl, Jaroslav (oponent) ; Malenovský, Eduard (vedoucí práce)
Práce se zabývá výpočtovým modelováním statické a dynamické analýzy hydrodynamických kluzných ložisek, analýzy stability proudění tekutinového filmu a analýzy odezvy rotorových soustav. Na školicím pracovišti byl vyvinut nový teoretický přístup k modelování statického a dynamického chování tuhého rotujícího tělesa v tekutině při vzájemné interakci. Přístup je založen na aplikaci Navier-Stokesovy pohybové rovnice, rovnice kontinuity a předepsaných vhodných okrajových podmínkách. Pomocí vhodných transformačních vztahů lze od sebe oddělit a samostatně řešit pohyb tělesa a tekutiny a zároveň je možné separovat stacionární a nestacionární řešení tekutinové vrstvy. K analýze chování tekutiny je použita metoda kontrolních objemů. Pro popis geometrické konfigurace jsou využita racionální Bézierova tělesa, tato tělesa jsou zároveň využita také k aproximaci rychlostní a tlakové funkce. Vzhledem k tomu, že se změnou polohy středu hřídele je vždy prováděno i nové generování sítě, jedná se o kombinovanou ALE (Arbitrary Lagrange-Euler) metodu. Přídavné účinky od tekutiny, působící na hřídelový čep rotorové soustavy (v případě kluzného ložiska se jedná o tenzory přídavné hmotnosti, přídavné tuhosti a přídavného tlumení, které se řeší v rámci dynamické analýzy tekutinového filmu), jsou v případě aplikace nového přístupu k analýze funkcí pouze jediného parametru – polohy středu hřídele. Zde je veliká výhoda oproti klasickému přístupu, založenému na aplikaci Reynoldsovy rovnice, kdy je nutno řešit vázanou úlohu. Autor analyzoval modely dlouhých i krátkých hydrodynamických kluzných ložisek o různé geometrii, jmenovitě se jednalo o válcová a eliptická ložiska. V řešení byla uvažována nestlačitelná i stlačitelná tekutinová výplň radiální mezery kluzného ložiska. Výsledky analýz tekutinové vrstvy kluzného ložiska byly poté zahrnuty do pohybové rovnice modelové rotorové soustavy se dvěma stupni volnosti, uložené na svých koncích ve dvou kluzných ložiskách (Jeffcottův rotor). V dalším kroku autor modeloval a řešil odezvu rotorové soustavy na vynucené stálené kmitání vybuzené nevývahou rotujících hmot.
|
|
|
Analýza příčného kmitání pružně uloženého nevyváženého viskoelastického Jeffcottova rotoru
Ferfecki, P. ; Zapoměl, Jaroslav ; Kozánek, Jan
Chování pružných rotorů je výrazně ovlivněno jejich elasticitou a tlumicími vlastnostmi. To znamená, že zvláštní pozornost musí být věnována volbě vhodného materiálu, který by reprezentoval rotory v matematických modelech rotačních strojů. Postup vyvinutý v této publikaci se zaměřuje na vyšetřování ustálených složek vibrací Jeffcottova rotoru vyvolané nevývahou a na amplitudy sil přenášených do ložiskového stojanu. Materiál hřídele je reprezentován Zenerovým modelem. Odezva byla získána pomocí trigonometrické kolokační metody. Výsledky simulací potvrdily vliv tlaku vstupního oleje na tvar oběžné dráhy rotoru a na amplitudu jeho kmitání.
|
|
| |
|
|
Concepts of reducing the forces transmitted between the rigid rotor and its frame based on magnetorheological damping devices
Zapoměl, Jaroslav ; Ferfecki, Petr ; Kozánek, Jan
A usual technological solution how to reduce forces transmitted between the rotor and its stationary part is to apply a flexible suspension with damping devices placed between the rotor and its casing. Optimum performance of the constraint damping elements can be achieved if their damping effect is controllable. As the control depends only on speed of the rotor rotation that does not vary rapidly the semiactive devices based on utilization of the magnetorheological phenomenon can be used for this purpose. Then the damping force is controlled by the change of electric current generating magnetic flux passing through the layer of the magnetorheological lubricant. Three concepts of their arrangement were studied: magnetorheological dampers with only one layer of the magnetorheological liquid and dampers with two separated layers formed by the normal oil and magnetorheological lubricants in the serial and parallel arrangements.
|
|
|
The stability investigation of vibrations of flexibly supported rigid rotors damped by hybrid magnetorheological damping elements
Zapoměl, Jaroslav ; Kozánek, Jan ; Ferfecki, Petr
A usual technological solution how to reduce the time varying forces transmitted between the rotor and its casing consists in application of a flexible suspension and in adding the damping devices to the constraint elements. To achieve their optimum performance their damping effect must be controllable. For this purpose a concept of a hybrid damping device working on the principle of squeezing the layers of normal and magnetorheological oils have been developed. Here in this paper, there is investigated influence of the proposed damping element on stability of the rotor vibrations induced by its imbalance during the steady state operating regimes. The stability is evaluated by two approaches: by utilization of a transition matrix and the Floquet theorem and by the evolutive method. The former determines the stability by means of magnitude of the largest eigenvalue of the transition matrix set up over the span of time of one period, the later by time evaluation of eigenvalues of the system linearized in a small neighbourhood of the steady state phase trajectory of the rotor during one period and calculation of the corresponding damping ratio or logarithmic decrement.
|
|
| |
|
|
Analýza stability rovnovážné polohy a odezvy rotorů uložených v kapalinných ložiskách a majících kotouč ponořený v nesmáčivé kapalině
Zapoměl, Jaroslav
Příčné kmitání rotorů je značně ovlivňováno jejich uložením a interakcí s okolním prostředím. Jestliže je kotouč rotoru ponořen v kapalině, pak jeho kmitání vyvolává tlakové pole, jehož prostřednictvím na něj okolní kapalina působí. Je-li amplituda kmitání kotouče malá, je malé i Reynoldsovo číslo proudění a viskózní síly lze zanedbat vzhledem k silám setrvačným. To umožňuje popsat rozložení tlaku v kapalině Laplaceovou rovnicí. Okrajové podmínky vyjadřují, že zrychlení částic kapaliny na hranici oblasti je úměrné tlakovému spádu v normálovém směru. Protože kapalina je nesmáčivá, nepřilíná k povrchu kotouče, a proto na kotouč nepůsobí žádné síly v tečném směru. Výsledná síla se pak získá integrací tlakového rozložení po obvodu a po výšce ponořené části kotouče. Její složky jsou přímo úměrné zrychlení kotouče, a proto záporně vzaté koeficienty úměrnosti lze považovat za přídavné hmotnosti.
|
|
| |
|
| |
host ::
RSS.