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

Ключевые слова

математическое моделирование
сопряженная задача
уравнения Навье–Стокса
метод конечных объемов
пневмогидравлическое устройство
переходный процесс

Как цитировать

1.
Титова А.В., Карпов А.И. Математическое моделирование переходных процессов в пневмогидравлических устройствах систем подрессоривания на основе сопряженной гидродинамико-термодинамической модели // Успехи кибернетики. 2026. Т. 7, № 3. С. 148-155.

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.

PDF

Литература

Певзнер Я. М., Горелик А. М. Пневматические и гидропневматические подвески. М.: Машгиз; 1963. 320 с.

Bauer W. Hydropneumatic Suspension Systems. 2nd ed. Berlin, Heidelberg: Springer; 2021. 306 p.

Михайлин А. А., Маринкин А. П. Расчет гидропневматической подвески. Автомобильная промышленность. 1999;2:17–19.

Ципилев А. А. Методы определения расчетных характеристик и оценки тепловой нагруженности пневмогидравлических устройств систем подрессоривания быстроходных гусеничных машин на этапе проектирования: дис. ... канд. техн. наук. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана; 2017. 211 с.

Сарач Е. Б., Ципилев А. А. Исследование внутренней динамики пневмогидравлических устройств. Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2017;2:19–29. DOI: 10.18698/0536-1044-2017-2-19-29.

Yang L., Yang F., Xia M. B. Modeling and Dynamic Analysis of a Novel Hydro-Pneumatic Suspension System. Applied Mechanics and Materials. 2015;772:188–191. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.772.188.

Wu W., Tang H., Zhang S. et al. High-Precision Dynamics Characteristic Modeling Method Research Considering the Influence Factors of Hydropneumatic Suspension. Shock and Vibration. 2020;2020(6):1–21.

Li R., Yang F., Lin D. Design, Experimental Modeling and Analysis of Compact Double-GasChamber Hydro-Pneumatic Strut. Mechanical Systems and Signal Processing. 2022;172:109015.

Титова А. В., Карпов А. И. Расчет упругой характеристики пневмогидравлического амортизатора гусеничной машины. Химическая физика и мезоскопия. 2025;27(3):283–290. DOI: 10.62669/17270227.2025.3.27.

Титова А. В., Карпов А. И. Опыт применения программного комплекса FlowVision для расчета характеристик гидропневматических подвесок большегрузных транспортных средств. Химическая физика и мезоскопия. 2025;27(1):94–103. DOI: 10.62669/17270227.2025.1.10.

Karpov A. I., Titova A. V., Shaklein A. A. CFD Approach to the Prediction of the Hydropneumatic Suspension Dynamical Behavior. Russian Journal of Nonlinear Dynamics (в печати).

Patankar S. V. Numerical Heat Transfer and Fluid Flow. Washington: Hemisphere; 1980. 197 p.

Issa R. I. Solution of the Implicitly Discretised Fluid Flow Equations by Operator-Splitting. Journal of Computational Physics. 1986;62(1):40–65. DOI: 10.1016/0021-9991(86)90099-9.

ISO 3448:1992. Industrial Liquid Lubricants – ISO Viscosity Classification. Geneva: International Organization for Standardization; 1992. Режим доступа: https://www.iso.org/standard/8774.html.

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.