بررسي فرآيند تراكم گاز داخل ضربه گير گازي-روغني به روش شبيه سازي دوفازي جريان

Investigation of Gas Compression Process inside Oleo-Pneumatic Shock Absorber with Two-Phase Flow Simulation Method

ضربه گير گازي-روغني، عملكردي دوگانه در يك سيستم تعليق دارد. تراكم پذيري گاز در آن، نقش فنر و عبور روغن از اوريفيس، نقش مستهلك كننده انرژي را ايفا مي كنند. سيالات (گاز و روغن) و جريان آن ها در داخل ضربه گير، تعيين كننده پاسخ ضربه گير به تحريكات مختلف است. پيشبيني رفتار جريان داخل ضربه گير مي تواند در مراحل طراحي، بهينه سازي و بررسي عملكرد آن، از هزينه ي آزمايشات تجربي بكاهد. در پژوهش حاضر تحليل عددي جريان با فرض تقارن محوري و به صورت دوفازي، با يك فاز تراكم پذير و در شرايط آشفته انجام گرفته است. مدل كسر حجمي براي توصيف ارتباط دو فاز، مدل كي-اپسيلون تحقق يافته براي مدلسازي آشفتگي، روش متناسب شونده براي تابع ديواره و معادله حالت ردليچ-كنگ-سو براي توصيف تراكم پذيري گاز استفاده شده است. حركت پيستون با روش مش متحرك شبيه سازي شده است. نحوه اختلاط گاز و روغن و تغييرات دمايي گاز در طول كورس، از افزايش 50 درجه اي دماي حباب هاي بزرگ گاز در اثر تراكم خبر مي دهد. اما حباب هاي كوچك با روغن هم دما مي شوند. در صورت توصيف فرآيند گاز به صورت پلي تروپيك، در طول جمع شدن ضربه گير، توان پلي تروپيك فرآيند گاز، تابعيتي درجه 4 از كورس دارد. اين توان در ابتداي كورس از مقدار 1.3 به مقدار 1.4 مي رسد و با اختلاط دو فاز شروع به كاهش مي كند.

The Oleo-Pneumatic shock absorber has a dual function in suspension systems. Compressibility of gas plays the role of spring and oil passing through the orifice plays damper role. Shock absorber response to various excitation depends on Fluids (gas and oil) and their internal flow. Prediction of the flow behavior inside the shock absorber can reduce cost of experimental during the design and optimization process and performance analysis. Numerical Fluids flow has been simulated with assumption of axisymmetric and two-phase flow. Primary phase is compressible and Redlich-Kwang-Soave equation of state has been used to describe the compressible gas behavior. Volume of fluid model (VOF) has been used to describe the relationship between two phases. k-ε model and Scalable wall function have been chosen for modeling turbulence. The piston's movement has been simulated using dynamic mesh (layering method). The way of gas-oil mixing and temperature change during stroke, shows an increase in temperature of about 50-degrees for largest gas bubble because of compression. However, temperature of small bubbles has been reduced to oil temperature because of higher heat exchange. In polytropic description of gas process, the polytropic expansion has been described with polynomial function of stroke. Polytropic expansion value starts from 1.3, rises to 1.4, and reduces again after mixing two phases.