Vyšetřování proudění v úzkých mezerách

Michal Kozdera

Disertační práce

Investigation of the Fluid Flow in Narrow Gaps

Anotace:

Disertační práce je zaměřena na vyšetřování proudění v kruhovém patním hydrostatickém ložisku s kruhovou centrální mazací drážkou a prstencovém axiálním hydrostatickém ložisku s mazacími drážkami tvaru mezi-kruhového segmentu. Axiální hydrostatická ložiska se vyznačují tím, že přenášejí zatížení pomocí úzké fluidní vrstvy, která je vytvořena mezi dvěma kluznými plochami. V disertační práci jsou zkoumány aspekty ovlivňující proudění v axiálním hydrostatickém ložisku, mezi které patří fyzikální vlastnosti tekutin a geometrie kluzných ploch. Pro výzkum proudění v úzkých mezerách je použit CFD systém ANSYS Fluent, který využívá metodu konečných objemů. V disertační práci je popsána metodika vytvoření matematického modelu axiálního hydrostatického ložiska. Na základě Navierovy-Stokesovy rovnice je odvozena Reynoldsova rovnice definující proudění mezi dvěma kluznými plochami. Aplikací této rovnice na kruhové patní hydrostatické ložisko s kruhovou centrální mazací drážkou získáme vztahy pro tlakové pole, nosnost a objemový průtok. Definované vztahy jsou ověřeny pomocí numerického systému ANSYS Fluent. Pro vyšetřování proudění v prstencovém axiálním hydrostatickém ložisku s mazacími drážkami tvaru mezi-kruhového segmentu je vytvořeno experimentální zařízení. Experimentální zařízení axiálního hydrostatického ložiska je navrženo jako otočný stůl, který se využívá u obráběcích systémů.

Abstract:

The dissertation thesis is focused on the investigation of the flow in the hydrostatic circular thrust pad bearing with a central circular recess and annular multi-recess hydrostatic thrust bearing. Hydrostatic thrust bearings are characterized by narrow layers of the fluid, which is formed between two sliding surfaces and carry the load. The dissertation thesis deals with the aspects influencing the flow in the hydrostatic thrust bearing, including the physical properties of the fluids and the geometry of the sliding surface. The CFD system ANSYS Fluent, which uses the finite volume method, is used for narrow gap flow research. The dissertation thesis describes the method of creating a mathematical model of hydrostatic thrust bearing. Based on the Navier-Stokes equation the Reynolds equation is derived, which defines the flow between two sliding surfaces. This equation is applied to the hydrostatic circular thrust pad bearing with a central circular recess to obtain relationships for the pressure field, load capacity and volume flow. The results calculated with the defined relationships are compared with those obtained by numerical modelling in the ANSYS Fluent CFD system. For investigation of the flow in the annular multi-recess, hydrostatic thrust bearing the experimental device is designed and constructed. Experiment device of the hydrostatic thrust bearing is designed as a rotary table, which is used for machining systems.

Klíčová slova

proudění, axiální hydrostatické ložisko, ANSYS Fluent, CFD, Reynoldsova rovnice, otočný stůl

Keywords

flow, hydrostatic thrust bearing, ANSYS Fluent, CFD, Reynolds equation, rotary table

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 31. 8. 2017

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 30. 1. 2018
• Vedoucí: Sylva Drábková
• Oponent: Milada Kozubková, Jiří Polanský, Jaroslav Štigler

VŠB - Technická univerzita Ostrava

Fakulta strojní

Doktorský studijní program / obor:
Strojní inženýrství / Aplikovaná mechanika