Математическое моделирование переходных процессов в пневмогидравлических устройствах систем подрессоривания на основе сопряженной гидродинамико-термодинамической модели

Аннотация

представлены математическая модель и результаты численного исследования переходных процессов в пневмогидравлических устройствах систем подрессоривания транспортных машин. Модель основана на сопряжении нульмерной термодинамической модели газовой полости и уравнения динамики поршня с осесимметричными нестационарными уравнениями Навье–Стокса для вязкой несжимаемой жидкости, заполняющей рабочие полости устройства. Уравнения гидродинамики решаются методом конечных объемов по неявной схеме; согласование полей давления и скорости выполняется процедурой неявного расщепления по операторам. Достоверность модели подтверждена сравнением с экспериментальными данными и с результатами расчетов по нульмерной схеме. Выполнено параметрическое исследование влияния радиуса дроссельного отверстия, начального объема газовой полости, а также вязкости и температуры рабочей жидкости на характер переходного процесса при ступенчатом нагружении. Показано, что радиус дросселя является определяющим параметром демпфирования: при малых сечениях процесс становится апериодическим и сопровождается кратковременным пиком давления, аналогичным локальному гидравлическому удару, а при больших сечениях возникают слабозатухающие колебания. Установлено, что начальный объем газа регулирует эквивалентную жесткость газовой пружины и конечный ход поршня, а изменение температуры жидкости в диапазоне условий эксплуатации смещает упругодемпфирующую характеристику устройства вследствие изменения вязкости на несколько порядков. Сформулированы практические рекомендации по выбору параметров дроссельного узла и рабочей жидкости при проектировании систем подрессоривания.