Přejít k obsahu


Turbocharger dynamic analysis: Advanced design simulation in time domain using CFD predicted thermal boundary conditions

Citace:
BUKOVNIK, S., DIEMATH, A., OFFNER, G., SMOLÍK, L. Turbocharger dynamic analysis: Advanced design simulation in time domain using CFD predicted thermal boundary conditions. In 12th International Conference on Vibrations in Rotating Machines - Proceedings. Graz: Technische Universität Graz, 2017. s. 440-451.
Druh: STAŤ VE SBORNÍKU
Jazyk publikace: eng
Anglický název: Turbocharger dynamic analysis: Advanced design simulation in time domain using CFD predicted thermal boundary conditions
Rok vydání: 2017
Místo konání: Graz
Název zdroje: Technische Universität Graz
Autoři: Dipl.-Ing. Saša Bukovnik , Dipl.-Ing. Andreas Diemath , Dr. Günter Offner , Ing. Luboš Smolík
Abstrakt CZ: Malé změny povrchové teploty, ložiskové vůle a ložiskového profilu mohou značně ovlivnit tuhost a tlumení kluzných ložisek. To ovlivňuje dynamické chování a ohybové kmitání rotoru. Změny kmitání mohou dále vyvolat problém s NVH, životností a rubbingem. V článku je prezentována metodika pro výpočet dynamiky rotoru turbodmychadla. Turbodmychadlo je modelováno jako vázaná soustava (MBD) skládající se z poddajného rotoru a poddajné ložiskové skříně, které jsou spojeny elasto-hydrodynamickými (EHD) vazbami představujícími vnější a vnitřní olejové filmy radiálních ložisek. V rámci EHD analýzy je uvažována nerovnoměrná teplota olejových filmů získaná pomocí 3D CFD simulace. V uvedené CFD simulaci je zahrnuta interakce kapalina-těleso a výsledky slouží jako okrajová podmínky pro EHD a MBD analýzu. Autoři demonstrují využití metodiky na příkladu modelového turbodmychadla využívaného v motorech užitkových vozů. Rotor turbodmychadla je podepřen dvěma radiálními kluznými ložisky s plovoucími pouzdry s mazacími otvory, které spojují vnější olejový film s vnitřním. Maximální provozní rychlost rotoru turbodmychadla je 110 000 ot/min. Výsledky simulace dle navržené metodiky jsou porovnány s výsledky simulace uvažující nominální ložiskové vůle a teploty filmu
Abstrakt EN: Small changes of surface temperature, clearance and bearing profile can significantly change stiffness and damping characteristics of slider bearings. This may influence dynamics and the rotor radial deflection. NVH or durability issues like rotor colliding with housing may be generated as a consequence. This paper presents a methodology for dynamic turbocharger investigation. It considers multi-body dynamics (MBD) of flexible rotor and housing structures coupled with elasto-hydrodynamics (EHD) of the inner and outer oil film. The energy equation for the calculation of the oil film temperature is considered in EHD using thermal boundary condition obtained from 3D CFD simulation. The CFD analysis uses fully coupled fluid-structure interaction. The results are used to provide the boundary conditions for dynamic analysis. The authors demonstrate the application of the methodology for a typical turbocharger design study applied for heavy-duty engines with full floating bushings that have radial bore connections between inner and outer oil films. The rotor operating speed reaches up to 110 krpm. Dynamic simulation results with nominal clearance and temperature are compared with the results obtained when CFD predicted boundary conditions are used.
Klíčová slova

Zpět

Patička