Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Deficiency-surplus transition function (DeSuTra) in semi-empirical formulas for tumbling of freely falling card

Vorohobovs Vladimirs, Kleinhofs Martins

Composites Theory and Practice

|

2022

|

R. 22, nr 2

92--98

EN

A new phenomenological method for composing analytical formulae to describe dynamic systems using the DeSuTra function as a building block is introduced. Based on heuristic considerations, it is possible to write a correct formula with several unknown coefficients. Next, these coefficients are tuned such a way that the result coincides with the experimental data. To illustrate the viability of such a method, a simple but not trivial aerodynamic system was chosen: the autorotation of a rectangular piece of paper that falls in air. Three correction coefficients (diminishers) were introduced to calculate its rotation frequency Then a simple expression for the Magnus effect and drag force was used. All the obtained formulae were experimentally proved and the coefficients calculated. The conclusions drawn confirm the usefulness of the presented calculation procedure for the design of composites with chaotically distributed reinforcements.

2

The non-unicity of the film thickness in the hydrodynamic lubrication: novel approach generating equivalent micro-grooves and roughness

El Gadari M., Hajjam M.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2021

|

Vol. 26, no. 3

44--61

EN

Since the 1960s, all studies have assumed that a film thickness “h” provides a unique pressure field “p” by resolving the Reynolds equation. However, it is relevant to investigate the film thickness unicity under a given hydrodynamic pressure within the inverse theory. This paper presents a new approach to deduce from an initial film thickness a widespread number of thicknesses providing the same hydrodynamic pressure under a specific condition of gradient pressure. For this purpose, three steps were presented: 1) computing the hydrodynamic pressure from an initial film thickness by resolving the Reynolds equation with Gümbel’s cavitation model, 2) using a new algorithm to generate a second film thickness, 3) comparing and validating the hydrodynamic pressure produced by both thicknesses with the modified Reynolds equation. Throughout three surface finishes: the macro-shaped, micro-textured, and rough surfaces, it has been demonstrated that under a specific hydrodynamic pressure gradient, several film thicknesses could generate the same pressure field with a slight difference by considering cavitation. Besides, this paper confirms also that with different ratios of the averaged film thickness to the root mean square (RMS) similar hydrodynamic pressure could be generated, thereby the deficiency of this ratio to define the lubrication regime as commonly known from Patir and Cheng theory.

3

The Effect of the Concentration of Magnetic Particles on the Operating Parameters of a Slide Journal Bearing Lubricated with Ferro-Oil

Frycz Marcin

Tribologia

|

2019

|

nr 2

43--55

EN

This paper presents an analysis of changes in basic operational parameters of a slide journal bearing in an aspect of a concentration of magnetic particles in ferro-oil as a lubricant. The first part of the article presents an analytical-numerical calculation model. This model is based on experimentally determined physical parameters describing the dependence of ferro-oil viscosity on changes at basic operating parameters. Moreover, dimensionless load carrying capacity, dimensionless friction force and dimensionless coefficient of friction numerical calculations have been obtained by solving the Reynolds type equations using the finite difference method in Mathcad 15 program and the author’s own calculation procedures. The obtained results have been presented in the form of graphs taking into account the influence of the following factors: external magnetic field, corrections related to the influence of pressure changes, corrections related to the influence of temperature changes and corrections related to non-Newtonian properties of the ferro-oil. The analysis of the obtained characteristics in the paper has been carried out, observations have been made as well as conclusions have been drawn regarding the optimal concentration of magnetic particles in the ferro-oil lubricating the slide journal bearing.

PL

W niniejszej pracy została przedstawiona analiza zmian podstawowych parametrów eksploatacyjnych poprzecznego łożyska ślizgowego w aspekcie stężenia cząstek magnetycznych w ferro-oleju będącego czynnikiem smarującym. W pierwszej części pracy został zaprezentowany analityczno-numeryczny model obliczeniowy. Model ten oparty został na fizycznych wielkościach opisujących zależność lepkości ferro-oleju od zmian podstawowych parametrów pracy wyznaczonych na drodze doświadczalnej. Z kolei obliczenia numeryczne rozkładu bezwymiarowej siły nośnej, bezwymiarowej siły tarcia oraz bezwymiarowego współczynnika tarcia wykonano, rozwiązując równania typu Reynoldsa metodą różnic skończonych przy wykorzystaniu program Mathcad 15 i własnych procedur obliczeniowych. Uzyskane wyniki przedstawione zostały w postaci wykresów uwzględniających kolejno wpływ: zewnętrznego pola magnetycznego, korekty związane z wpływem zmian ciśnienia, korekty związane z wpływem zmian temperatury oraz korekty związane z właściwościami nienewtonowskimi ferro-oleju. Dokonana została analiza uzyskanych charakterystyk, zostały poczynione obserwacje oraz wyciągnięte wnioski dotyczące optymalnej zawartości cząstek magnetycznych w ferro-oleju smarującym poprzeczne łożysko ślizgowe.

4

An Analysis of Hydrodynamic Pressure Distribution and Load Carrying Capacity of a Conical Slide Bearing Lubricated with Non-Newtonian Second Grade Flui

Miszczak Andrzej, Czaban Adam

Tribologia

|

2019

|

nr 2

83--95

EN

In this paper, the authors present the equations of the hydrodynamic lubrication theory for conical slide bearings lubricated with the oil with properties described by the Rivlin-Ericksen model. It is assumed, that the considered lubricating oil shows non-Newtonian properties, i.e. it is an oil for which, apart from the classic dependence of oil viscosity on pressure, temperature and operating time, there is also a change in dynamic viscosity values caused by the changes of shear rate. The method of a small parameter was used to solve the conservation of momentum, stream continuity, and energy conservation equations. The small parameter method consists in presenting the sought functions (pressure, temperature, components of the velocity vector) in the form of a uniformly convergent series expansion in powers of a constant small parameter. These functions are substituted into the system of basic equations, and then the series are multiplied by the Cauchy method. By a comparison of the coefficients with the same powers of a small parameter, we obtain systems of partial differential equations, from which the subsequent approximations of unknowns of the sought functions are determined. The small parameter method separates the non-linear system of partial differential equations and creates several linear systems of equations. The aim of this work is to derive the equations describing and allowing the determination of the temperature distribution, hydrodynamic pressure distribution, velocity vector components, load carrying capacity, friction force and friction coefficient in the gap of conical slide bearing, lubricated with the oil of the properties described by the Rivlin-Ericksen model, taking into account its viscosity changes due to time of operation.

PL

W artykule autorzy przedstawiają równania hydrodynamicznej teorii smarowania olejem o modelu Rivlina-Ericksena stożkowego łożyska ślizgowego. Olej ten charakteryzuje się nienewtonowskimi właściwościami, czyli jest to olej, dla którego, oprócz klasycznych zależności lepkości oleju od ciśnienia, temperatury i czasu eksploatacji, występuje dodatkowo zmiana lepkości dynamicznej od szybkości ścinania. Do rozwiązania równań zachowania pędu, ciągłości strugi i zachowania energii wykorzystano metodę małego parametru. Metoda ta polega na przedstawieniu poszukiwanych funkcji (ciśnienia, temperatury, składowych wektora prędkości) w formie jednostajnie zbieżnego szeregu potęgowego rozwiniętego względem stałego małego parametru. Funkcje te podstawia się do układu równań podstawowych, a następnie wymnaża te szeregi metodą Cauchy’ego. Porównując współczynniki przy jednakowych potęgach małego parametru, otrzymuje się układy równań różniczkowych cząstkowych, z których wyznacza się kolejne przybliżenia niewiadomych, poszukiwanych funkcji. Metoda małego parametru rozprzęga nieliniowy układ równań różniczkowych cząstkowych, tworząc kilka liniowych układów równań. Celem niniejszej pracy jest wyprowadzenie równań umożliwiających wyznaczenie rozkładu temperatury, rozkładu ciśnienia hydrodynamicznego, składowych wektora prędkości, siły nośnej, siły tarcia i współczynnika tarcia w szczelinie poprzecznego łożyska ślizgowego smarowanego olejem o modelu Rivlina-Ericksena z uwzględnieniem zmian lepkości od czasu eksploatacji oleju.

5

Analysis of the Values of Hydrodynamic Pressure and Load Carrying Capacities for Various Methods of Solving a Reynolds Type Equation

Miszczak A., Wierzcholski K.

Tribologia

|

2018

|

nr 4

55--62

EN

Calculations of the hydrodynamic pressure distribution in the slide bearing gap occur most often on the basis of ready-made computer programs based on CFD methods or one’s own calculation procedures based on various numerical methods. The use of one’s own calculation procedures and, for example, the finite difference method, allows one to include in the calculations of various additional non-classical effects on the lubricant (e.g., the influence of the magnetic field on ferrofluid, the influence of pressure or temperature on viscosity changes, non-Newtonian properties of lubricant or various non-classical models of dynamic viscosity changes). The aim of the authors’ research is to check how large the differences in results may be obtained using the two most frequently used methods of solving a Reynolds type equation. In this work, the authors use the small parameter method and the method of subsequent approximations to determine the distribution of hydrodynamic pressure. For numerical calculations, the finite difference method and our own calculation procedures and Mathcad 15 software were used. With both methods, identical conditions and parameters were assumed and the influence of pressure and temperature on viscosity change was taken into account. In the hydrodynamic pressure calculations, a laminar flow of the lubricating liquid and a non-isothermal lubrication model of the slide bearing were adopted. The classic Newtonian model was used as a constitutive equation. A cylindrical-type slide bearing of finite length with a smooth pan with a full wrap angle was accepted for consideration. In the thin layer of the oil film, the density and thermal conduction coefficient of the oil were assumed to remain unchanged.

PL

Obliczanie rozkładu ciśnienia hydrodynamicznego w szczelinie łożyska ślizgowego następuje najczęściej na podstawie gotowych programów komputerowych opartych na metodach CFD lub własnych procedur obliczeniowych opartych na różnych metodach numerycznych. Zastosowanie własnych procedur obliczeniowych i np. metody różnic skończonych pozwala na uwzględnienie w obliczeniach różnych dodatkowych nieklasycznych oddziaływań na czynnik smarujący (np. pola magnetycznego na ferrociecz, wpływu ciśnienia lub temperatury na zmianę lepkości, właściwości nienewtonowskich czynnika smarującego, różnych nieklasycznych modeli zmian lepkości dynamicznej). Celem badań autorów jest sprawdzenie, jak duże różnice w wynikach uzyskuje się, stosując dwie często wykorzystywane metody rozwiązywania równania typu Reynoldsa. W niniejszej pracy autorzy wykorzystują metodę małego parametru oraz metodę kolejnych przybliżeń w celu wyznaczenia rozkładu ciśnienia hydrodynamicznego. Do obliczeń numerycznych wykorzystano metodę różnic skończonych, własne procedury obliczeniowe oraz oprogramowanie typu Mathcad 15. Przy obu metodach stosuje się identyczne warunki i parametry oraz uwzględnia się wpływ ciśnienia i temperatury na zmianę lepkości. W obliczeniach ciśnienia hydrodynamicznego przyjęto laminarny przepływ cieczy smarującej oraz nieizotermiczny model smarowania łożyska ślizgowego. Jako równanie konstytutywne zastosowano klasyczny model newtonowski. Do rozważań przyjęto walcowe łożysko ślizgowe o skończonej długości z gładką panewką o pełnym kącie opasania. W cienkiej warstwie filmu olejowego przyjęto niezmienność gęstości i współczynnika przewodzenia ciepła oleju od temperatury.

6

Exploitation parameters of the transverse slider bearings, lubricated with used oil of non-Newtonian properties

Miszczak A., Sikora G.

Journal of Machine Construction and Maintenance - Problemy Eksploatacji

|

2018

|

no. 1

69--75

EN

In this paper authors present result of the experimental research and numerical calculations of the exploitation parameters of transverse slider bearings, lubricated with the used oil of non-Newtonian properties. The results of the experimental research are based on rheological examinations of the used oil in its exploitation time. These results leaded to the preparation of the dependence models of the dynamic viscosity on diverse influences, such as temperature and pressure and also shear rate and oil ageing. The effect of temperature on the dynamic viscosity was described by an exponential function. The pressure effect is modelled with a combined function, which takes into account the initial viscosity and the high pressure viscosity. For modelling of the shear rate influence, the modified Cross model was used, while oil ageing process has been related with exponential function to the exploitation period between oil changes as variable. Apparent viscosity is a product of dynamic viscosity of diverse influences. In this way, the modelled viscosity was substituted for the fundamental equations, which are momentum conservation, energy conservation, and the continuity equation. After that, received equations were non-dimensionalized, and a value of each part was estimated. Parts in an order of the same magnitude as radial clearance were neglected, as they have insignificant influence on the further numerical calculations. Using Mathcad 15 software, our own calculation procedures, the finite element method, and iterative procedure, the influence of each dependence on exploitation parameters were calculated. Influences which are commonly taken into account in the calculations of friction nodes are the influence of temperature and pressure. Such influences as non-Newtonian properties and oil ageing are much more rarely in the literature and scientific publications. The authors have not met such a complex research yet. In this way, the prepared research conduction, which binds correlations used in the literature and the results of the experimental research, made it possible to indicate the influences of non-Newtonian properties and oil ageing on exploitation parameters of journal slider bearings. From the numerical calculations results that drop of the dynamic viscosity caused by the increase of the shear rate can cause a drop of the carrying capacity of the bearing even in 21%. A similar drop of the carrying capacity can be observed after taking into account oil ageing on the last stage of its exploitation time. When taking all of the above mentioned influences into account in the numerical calculations of the flow and exploitation parameters of the slider bearings, it appears that at the last stage of exploitation time, the drop of the carrying capacity may exceed 30%.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań doświadczalnych oraz obliczenia numeryczne parametrów przepływowych i eksploatacyjnych poprzecznych łożysk ślizgowych, smarowanych przepracowanym olejem. Wyniki badań doświadczalnych opierają się na pomiarach właściwości reologicznych oleju silnikowego w trakcie jego eksploatacji. Posłużyły one do opracowania modeli zależności lepkości dynamicznej oleju od poszczególnych wpływów, tj. temperatury i ciśnienia, a także szybkości ścinania i starzenia oleju. Wpływ temperatury na lepkość dynamiczną został opisany funkcją wykładniczą. Wpływ ciśnienia zamodelowano funkcją mieszaną, uwzględniającą lepkość początkową oraz lepkość w wysokich ciśnieniach. Do zamodelowania wpływu prędkości ścinania użyto zmodyfikowanego modelu Crossa. Natomiast wpływ starzenia uzależniono funkcją wykładniczą, uwzględniając okres pomiędzy planowanymi wymianami oleju jako zmienną. Lepkość pozorna jest iloczynem poszczególnych zmian lepkości od odpowiednich wpływów. Tak zamodelowaną lepkość podstawiono do równań podstawowych, tj. równania zachowania pędu, energii i ciągłości strugi, a następnie ubezwymiarowiono i oszacowano wielkości poszczególnych członów. Człony rzędu wielkości luzu promieniowego pominięto jako mające nieznaczny wpływ na wyniki obliczeń numerycznych. Przy pomocy oprogramowania komputerowego Mathcad 15, własnych procedur obliczeniowych, metody różnic skończonych oraz metody kolejnych przybliżeń obliczono wpływy poszczególnych zależności na parametry eksploatacyjne poprzecznego łożyska ślizgowego. Wpływy powszechnie uwzględniane w obliczeniach węzłów tarcia to wpływ temperatury oraz ciśnienia. Wpływy nienewtonowskie oraz starzenia o wiele rzadziej pojawiają się w literaturze fachowej oraz artykułach naukowych. Autorzy nie spotkali się dotychczas z tak kompleksowymi badaniami. Tak opracowany proces badawczy, wiążący zależności stosowane w literaturze oraz wyniki badań doświadczalnych, pozwolił na ustalenie wpływu właściwości nienewtonowskich oraz starzenia oleju na parametry eksploatacyjne poprzecznych łożysk ślizgowych. Z obliczeń numerycznych wynika, iż spadek lepkości oleju spowodowany zwiększeniem szybkości ścinania może powodować spadek siły nośnej łożyska ślizgowego nawet o 21%. Podobny spadek siły nośnej łożyska następuje w wyniku uwzględnienia starzenia oleju, na koniec jego eksploatacji w silniku. Uwzględniając wszystkie z wymienionych wpływów w obliczeniach numerycznych parametrów eksploatacyjnych i przepływowych łożysk ślizgowych, okazuje się, że w końcowym okresie eksploatacji oleju spadek siły nośnej łożyska może przekraczać 30%.

7

Wyznaczanie opływu profilu i sił aerodynamicznych działających na profil poruszający się ruchem trzepoczącym metodą cząstek wirowych

Kozłowski Tomasz, Kudela Henryk

Zeszyty Energetyczne

|

2017

|

T. 4

23--42

PL

W pracy przedstawiono wyniki obliczeń numerycznych efektów aerodynamicznych, które powstają w ruchu trzepoczącym. Wybrano kinematykę właściwą dla małych owadów, które poruszają się w zakresie małych liczb Reynoldsa. Aby uchwycić zjawiska fizyczne decydujące o powstawaniu siły nośnej, model ruchu trzepoczącego został uproszczony. Zagadnienie zredukowano do dwóch wymiarów, natomiast skrzydło zastąpiono elipsą. W zakresie małych liczb Reynoldsa pole wirowości wokół profilu jest uporządkowane i wytwarzane w sposób okresowy. Do precyzyjnego śledzenia pola wirowego najwygodniej jest wykorzystać metody wirowe, dlatego w obecnej pracy zastosowano metodę cząstek wirowych typu „Wir w Komórce”. Metodę cząstek wirowych sformułowano dla zagadnień w obszarach o nieregularnych kształtach, wykorzystując technikę odwzorowania konforemnego.

8

The analysis of hydrodynamic pressure distribution and load carrying capacity in the gap of slide journal bearings with micro-grooves

Miszczak A.

Tribologia

|

2017

|

nr 2

119--126

EN

The purpose of this paper is to analyse the distribution of hydrodynamic pressure, load carrying capacities, and friction force in the gap of the slide bearing on account of the type, number, and size of micro-grooves on the surface of the sleeve. It was assumed that micro-grooves were distributed equally on the circumference of the sleeve as well as parallel to its axis. Micro-bearings with micro-grooves are more and more of ten utilized in the technical applications, e.g., in HDD disks or in computer fans. It is advisable to carry out a numerical analysis on the influence of the number and the size of micro-grooves on the value of the Basic flow parameters in the slide micro-bearing. A laminar flow of lubricating fluid and an isothermal model of the lubrication of the slide bearing was used for the analysis. A classical Newtonian model was applied as the constitutive equation. A cylindrical slide Bering with the finished length and smooth sleeve, and a full wrap angle was used for the research. The density and thermal conductivity of the oil were considered to be constant in the thin film of oil. The results of measurements of shape and sizes of micro-grooves in real micro-slide bearings were presented by the author in the previous publications. The results of that research are used at present to determine the preliminary assumptions concerning the shape and the size of the micro-grooves. The results obtained in the research show the minor influence of micro-grooves on the value of the friction force and a few percentages rate influence of micro-grooves on the value of load carrying capacity.

PL

Celem niniejszej pracy jest analiza rozkładu ciśnienia hydrodynamicznego, siły nośnej i siły tarcia w szczelinie poprzecznego łożyska ślizgowego ze względu na rodzaj, liczby i wielkość mikrorowków na powierzchni panewki. Do analizy przyjęto mikrorowki rozłożone równo po obwodzie panewki i równoległe do osi panewki. Mikrołożyska ślizgowe z mikrorowkami są coraz częściej stosowane w technice, np. w dyskach HDD czy też wentylatorach komputerowych. Celowym jest dokonanie analizy numerycznej, jaki wpływ na wartość podstawowych parametrów przepływowych ma liczba i wielkość mikrorowków. Do analizy hydrodynamicznego smarowania przyjęto laminarny przepływ cieczy smarującej oraz izotermiczny model smarowania łożyska ślizgowego. Jako równanie konstytutywne zastosowano klasyczny model newtonowski. Do rozważań przyjęto walcowe łożysko ślizgowe o skończonej długości z gładką panewką o pełnym kącie opasania. W cienkiej warstwie filmu olejowego przyjęto niezmienność gęstości i współczynnika przewodzenia ciepła oleju. Wyniki pomiaru kształtu i wymiaru mikrorowków w rzeczywistych mikrołożyskach ślizgowych autor przedstawiał we wcześniejszych publikacjach. Wyniki tych badań służą obecnie do określenia wstępnych założeń dotyczących kształtu i wielkości mikrorowków. Uzyskane wyniki badań wskazują na znikomy wpływ mikrorowków na wartość siły tarcia i kilkuprocentowy wpływ mikrorowków na wartość siły nośnej.

9

CFD analysis of the air flow around the blades of the vertical axis wind turbine

Gavgali M. M., Czyż Z., Czarnigowski J.

Journal of Technology and Exploitation in Mechanical Engineering

|

2017

|

Vol. 3, nr 1

1--7

EN

The paper presents the results of calculations of flow around the vertical axis wind turbine. Three-dimensional calculations were performed using ANSYS Fluent. They were made at steady-state conditions for a wind speed of 3 m/s for 4 angular settings of the three-bladed rotor. The purpose of the calculations was to determine the values of the aerodynamic forces acting on the individual blades and to present the pressure contours on the surface of turbine rotor blades. The calculations were made for 4 rotor angular settings.

PL

W pracy przedstawiono wyniki obliczeń opływu wirnika turbiny wiatrowej o pionowej osi obrotu. Trójwymiarowe obliczenia wykonano za pomocą programu ANSYS Fluent. Obliczenia przeprowadzono w warunkach stacjonarnych dla prędkości wiatru równej 3 m/s dla 4 ustawień kątowych wirnika z trzema łopatami. Celem przeprowadzonych obliczeń było określenie wartości składowych siły aerodynamicznej działającej na poszczególne łopaty oraz przedstawienie konturów ciśnienia na powierzchni łopat wirnika turbiny. Obliczenia przeprowadzono dla 4 ustawień kątowych wirnika.

10

Air flow analysis around the autogyro fuselage

Czyż Z., Ilhan I., Akcay M., Czarnigowski J.

Journal of Technology and Exploitation in Mechanical Engineering

|

2017

|

Vol. 3, nr 1

13--20

EN

The paper presents the results of the simulation of the air flow around the gyroplane without the influence of the rotor and pusher propellers. Three-dimensional calculations were performed using ANSYS Fluent software. Based on the calculations, the values of the drag force and the lift force on each component of the rotorcraft were determined. Based on the results obtained, the effect of angle of attack on the aerodynamic forces was obtained.

PL

W pracy przedstawiono wyniki symulacji opływu modelu wiatrakowca bez wpływu wirnika nośnego oraz śmigła pchającego. Trójwymiarowe obliczenia wykonano za pomocą programu ANSYS Fluent. Na podstawie przeprowadzonych obliczeń wyznaczono wartości siły oporu oraz siły nośnej działające na poszczególne części składowe statku powietrznego. W oparciu o uzyskane wyniki otrzymano wpływ kąta natarcia na siły aerodynamiczne.

11

The change of friction and load-carrying capacity of the journal bearing with the consideration of the oil ageing

Sikora G., Miszczak A.

Tribologia

|

2016

|

nr 5

171--181

EN

This paper presents numerical calculations of the hydrodynamic pressure distribution, carrying capacity, and friction coefficient in the gap of a journal bearing. The analysed bearing is lubricated using motor oil. In this paper, oil ageing and temperature influence on viscosity are taken into account. Viscosity changes in the pressure and shear rate are not considered. These changes will be considered in other papers. For the hydrodynamic lubrication analysis, laminar flow of the lubrication fluid and non-isothermal lubrication model of the journal bearing were assumed. As the constitutive equation, the classical, Newtonian model was used. This model was extended by the viscosity changes in temperature and exploitation time. For the considerations, the cylindrical journal bearing with the finite length and smooth bearing, with the full angle of wrap were taken.

PL

W niniejszej pracy przedstawiono obliczenia numeryczne rozkładu ciśnienia hydrodynamicznego, siły nośnej oraz współczynnika tarcia w szczelinie poprzecznego łożyska ślizgowego smarowanego olejem silnikowym z uwzględnieniem zmian lepkość oleju od temperatury i czasu eksploatacji. W pracy nie uwzględniano zmian lepkości od ciśnienia i szybkości ścinania. Takie zmiany będą uwzględnione w innych pracach. Do analizy hydrodynamicznego smarowania przyjęto laminarny przepływ cieczy smarującej oraz nieizotermiczny model smarowania łożyska ślizgowego. Jako równanie konstytutywne zastosowano klasyczny model newtonowski z uwzględnieniem zmian lepkości od temperatury i czasu eksploatacji. Do rozważań przyjęto walcowe łożysko ślizgowe o skończonej długości z gładką panewką o pełnym kącie opasania.

12

Experimental determination of aerodynamic characteristics of the plane's wing with the volume generators

Lemko O. L., Molodchyk A., Predachenko K.

Prace Instytutu Lotnictwa

|

2016

|

Nr 4 (245)

79--86

EN

This paper is devoted to the results of studies in a wind tunnel model aircraft mounted with the vortex generators on the wing leading edge. The article presents away to improve the aerodynamic characteristics with vortex generators on the leading edge in the direct flow. It is shown that the vortex generators increase the lift force and the critical angle of attack due to the impact of large-scale vortices on the flow separation. Experimental data of studies of the wing in the wind tunnel showed rationality of use of volume generators - there usage enlarges the range of flight angles of attack and significantly increases lift-to-drag ratio.

PL

Niniejsza praca poświęcona jest wynikom badań w tunelu aerodynamicznym modelu samolotu wyposażonemu w generatory wirów na krawędzi natarcia skrzydła. W artykule przedstawiono sposób na poprawę właściwości aerodynamicznych samolotu z generatorami wirów na krawędzi natarcia w bezpośrednim strumieniu powietrza. Wykazano, że generatory wirów prowadzą do zwiększenia siły nośnej i krytycznego kąta natarcia z powodu wpływu dużych wirów na rozdzielenie przepływu. Dane doświadczalne badania skrzydła w tunelu aerodynamicznym wykazały, racjonalność wykorzystania generatorów wirów. Wykorzystanie powiększa zakres kątów natarcia i znacznie zwiększa współczynnik siły nośnej.

13

Formowanie śladu wirowego za profilem poruszającym się ruchem harmonicznym prostym

Kozłowski T., Kudela H.

Zeszyty Energetyczne

|

2014

|

T. 1

55--66

PL

Praca dotyczy badań numerycznych nad powstawaniem siły nośnej i siły napędowej na ruchomych skrzydłach ptaków i owadów. Założono dwuwymiarowy model płynu, a ruch trzepoczący sprowadzono do profilu, który wykonuje ruch harmoniczny prosty. Przyjęto, że takie uproszczenia pozwolą na uchwycenie podstawowych zjawisk decydujących o powstawaniu sił aerodynamicznych na ruchomym profilu. Wykazano całą rodzinę ścieżek wirowych, które sparametryzowano za pomocą bezwymiarowej liczby Strouhala i amplitudy oscylacji. Ścieżki wirowe zestawiono na diagramach. Wyodrębniono strefy parametrów, przy których wytwarzana jest siła oporu, siła przyspieszająca (napędowa) i siła nośna. Wyznaczono także obszar parametrów, w którym pole wirowości wokół profilu jest nieuporządkowane. Występowanie nieuporządkowanego pole wirowego jest charakterystyczne dla wysokich liczb Reynoldsa i wywoływane jest przez zjawisko nagłej erupcji warstwy przyściennej na profilu. Wykazano, że w takim obszarze parametrów wytwarzanie siły nośnej na ruchomym profilu może być niemożliwe.

14

The phenomenon of hip joint elliptical surfaces

Wierzcholski K.

Tribologia

|

2014

|

nr 5

159--168

EN

Numerous contemporary studies and experimental measurements regarding the human hip joints indicate, that femoral head is, in fact naturally elliptical. Therefore the femoral elliptical complete prosthesis as well half prosthesis must be better adapted to the natural hip joint with elliptical bonehead and neck of the femur. Half prostheses of hip joint are applied when joint acetabulum cartilage is well maintained. In the half prosthesis the head is welded to the spindle or seated to the pin. When acetabulum cartilage is worn (used) a complete prosthesis is implanted. The elliptical femoral prosthesis was designed for solving the problem of the relationship between the femoral prosthesis head and the anatomical acetabulum and to minimize the various incidence namely wear protrusion and pain effects. Performed clinical tests indicate that elliptical prosthesis head have the most advanced technological shapes because are based on the anatomy and biomechanics features of the natural human hip joint. The biomechanics of an elliptical head femoral prosthesis, can be taken as the appropriate shape in the respect to the treatment of medical fractures of the neck of the femur. Taking into account the hydrodynamic theory of lubrication of cooperating surfaces we must finally find pressure distributions, friction forces, friction coefficients and wear. To prepare this calculations we ought at first determine and calculate the fields of the regions of lubrication on the internal surface lying on the elliptical femoral prosthesis (i.e. acetabulum) and on the external elliptical surface of the artificial bone or femoral head. Surface lubrication regions consists of the sums of elliptical triangle which are lying on the abovementioned surface. The coordinates of each tree points lying on the elliptical surfaces are measured by means of Atomic Force Microscope (AFM). In this paper are determined the formulas for the field calculations of elliptical triangle with the three vertexes (points) for coordinates which are foreseen measured.

PL

Liczne badania współczesne poparte badaniami doświadczalnymi dotyczącymi stawów biodrowych człowieka wykazują, że głowa kości udowej ma w rzeczywistości kształt eliptyczny. Dlatego też zarówno całkowita, jak i połowicza proteza stawu biodrowego o kształcie eliptycznym jest lepiej adaptowana przez rzeczywistą głowę kostną, czyli nasadę bliższą kości udowej w porównaniu z protezami o powierzchniach sferycznych. Protezy połowicze stosujemy w przypadkach, gdy chrząstka panewki jest jeszcze dobrze zachowana i nie uległa procesom zwyrodnieniowym. Jeśli chrząstka panewki jest zużyta, to wtedy implantujemy całkowitą protezę. Eliptyczna endoproteza rozwiązuje cały szereg problemów natury mechanicznej, geometrycznej oraz medyczno-anatomicznej związanych ze współpracą głowy kostnej z powierzchnią panewki, między innymi zmniejsza zużycie powierzchni oraz efekty bólu w trakcie rehabilitacji. Przeprowadzone badania kliniczne wykazują, że protezy eliptyczne mają kształty bardziej przydatne w porównaniu z kształtami sferycznymi, ponieważ dostosowują się bardziej do anatomicznych oraz biomechanicznych właściwości naturalnych stawów biodrowych człowieka. Biomechanika dotycząca protez eliptycznych stawu biodrowego człowieka jest stosownym narzędziem identyfikacji zabiegów medycznych w przypadku złamań nasady bliższej stawu biodrowego. Biorąc pod uwagę hydrodynamiczną teorię smarowania współpracujących powierzchni stawu biodrowego człowieka wyznaczamy ciśnienie hydrodynamiczne, siłę nośną, siły tarcia oraz zużycie. Celem wykonania tych obliczeń wyznaczamy pole obszaru smarowania na wewnętrznej powierzchni eliptycznej protezy panewki udowej oraz na zewnętrznej eliptycznej powierzchni głowy. Obszar powierzchni smarowania składa się z sumy eliptycznych trójkątów leżących na omawianych powierzchniach. Współrzędne trzech punktów stanowiących wierzchołki eliptycznych trójkątów zostały pomierzone mikroskopem sił atomowych (AFM). W niniejszej pracy przedstawiono wzory do wyznaczania powierzchni trójkątów eliptycznych po wykorzystaniu współrzędnych punktów trzech pomierzonych uprzednio wierzchołków.

15

Wpływ prędkości lotu entomoptera na generowane obciążenia aerodynamiczne

Czekałowski P., Sibilski K.

Modelowanie Inżynierskie

|

2012

|

T. 14, nr 45

206--212

PL

Przedstawiony artykuł ściśle nawiązuje do prac nad stworzeniem obiektu latającego, który generuje siłę nośną tak jak latające owady, czyli entomoptera. Przedstawiona praca dotyczy badań doświadczalnych prowadzonych na mechanizmie trzepoczącym pracującym w tunelu wodnym. Obiekt wyposażony jest w dwa skrzydła. Każde z nich może wykonywać dowolny ruch kulisty (obrót wokół punktu). Celem pracy było wyznaczenie maksymalnych prędkości lotu i uzyskiwanych wartości sił nośnych obiektu dla różnych sposobów ruchu skrzydeł. Eksperyment polegał na pomiarze sił hydrodynamicznych generowanych przez obiekt za pomocą wagi tensometrycznej. Ruch skrzydeł odbywał się w jednej płaszczyźnie. Parametrami doświadczenia były prędkość postępowa oraz kąt pochylenia płaszczyzny trzepotania. Uzyskane wyniki pozwalają na przewidzenie maksymalnej prędkości lotu rzeczywistego obiektu dla zadanego udźwigu, wskazują ewentualne sposoby poprawy osiągów. Dają również istotne informacje z punktu widzenia mechaniki lotu, a konkretnie stateczności podłużnej układu trzepoczącego. Artykuł oprócz analizy wyników eksperymentu zawiera także opis metodologii pomiarów.

EN

The article is close connected with building flying object, that fly like an insect (entomopter). Present work concerns on experimental investigations conducted on flapping mechanism in water tunnel. The object is dipterous. Each wing can perform various spherical motions (wing is rotated around point). The aim of work is to find maximal cruise flight speed and the way, how the lift force is changing due to this speed. The experiment consist of measurements of hydrodynamic forces generated by object. The motion of the wing in this case was two dimensional, it was rotated around two axis. Forward velocity and angle of inclination of flapping plane were parameters of the experiment. Test was performed for various pitch angle trajectories. In addition, pitching moment and lift force derivatives of the forward velocity were designated.

16

Parametry eksploatacyjne poprzecznych łożysk ślizgowych smarowanych ferrocieczą o różnym stężeniu cząstek magnetycznych

Frycz M.

Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Gdyni

|

2011

|

nr 71

49-62

PL

W artykule autor przedstawia wyniki obliczeń numerycznych rozkładu ciśnienia hydrodynamicznego, siły nośnej, siły tarcia i współczynnika tarcia w szczelinie poprzecznego łożyska ślizgowego, smarowanego ferrocieczą o różnym stężeniu cząstek magnetycznych dla przyjętych trzech różnych bezwymiarowych długości łożyska. W analityczno-numerycznym modelu przyjęto równania typu Reynoldsa, wyprowadzone z równań pędu i ciągłości strugi dla przepływu laminarnego, ustalonego i izotermicznego oraz lepkosprężysty model cieczy smarującej typu Rivlina-Ericksena. Przyjęto również, iż lepkość dynamiczna zależy głównie od pola magnetycznego. Równanie typu Reynoldsa, na podstawie którego można wyznaczyć rozkłady ciśnienia hydrodynamicznego, rozwiązano numerycznie przy wykorzystaniu programu Mathcad 14 Professional. Wykorzystując te obliczenia, wyznaczono wartości siły nośnej i tarcia oraz współczynnika tarcia, które przedstawiono w formie wykresów.

EN

In this paper author presents the results of numerical calculations of pressure distribution, load carrying capacities, friction forces and coefficient of friction in the rift of ferrofluid-lubricated slide bearing with different length for different concentrations of magnetic particles. Reynolds-type equation has been derived from the equations of momentum and continuity of the stream for laminar, steady and isothermal flow so viscoelastic model Rivlin-Ericksen type of lubricant has been adopted. It has been adopted also that the dynamic viscosity depends generally on the magnetic field. Reynolds-type equation by which the hydrodynamic pressure distributions can be determined has been solved numerically using program - Mathcad 14 Professional. On the base of these calculations has been designated values of the friction forces and coefficient of friction, which is presented in the form of graphs.

17

Numerical determination of friction coefficients occurring in unsteady human joints

Wierzcholski K., Miszczak A.

Tribologia

|

2007

|

nr 1

235-245

EN

The main aim of this paper is to derive a formula for friction coefficient in human hip joint and perform the numerical calculations of friction coefficients for changeable gap height and hydrodynamic lubrication with taking into account rotation of bone head in unsymmetrical flow. Friction coefficients in bio-joints have usually values ranging from 0.001 to 0.030. The paper contains sic figures, where numerical results are illustrated. In the previous authors research have been discussed the hydrodynamic parameters for human joint lubrication, mainly concerning symmetrical flow of synovial fluid. Present paper shows an idea of friction forces in various human joints for various geometry of bone co-operating surfaces, changeable joint gap height and unsymmetrical synovial fluid flow. In those papers the analytical methods are only used as a rule. To obtain the friction coefficient we must divide the friction forces by the capacity forces. The problem of capacity force in human joint gap in the case of its changeable height and synovial fluid unsymmetrical flow, has not been discussed in the previous papers.

PL

W niniejszej pracy została przedstawiona metoda numerycznego wyznaczania wartości współczynników tarcia występujących w stawie biodrowym człowieka przy uwzględnieniu zmiennych wartości chropowatości powierzchni stawowych, a także zmian losowych wysokości szczeliny w trakcie niestacjonarnych periodycznych efektów, wywołanych funkcjonowaniem narządów ruchu. Niestacjonarne efekty losowe wywołane są poprzez stochastyczne zmiany wysokości szczeliny powodowane nieustalonymi deformacjami wysokości chropowatości współpracujących powierzchni stawowych oraz chodem człowieka. Struktury geometryczne powierzchni zużytych głów stawowych zostały wykonane przy pomocy czujników laserowych. W przeprowadzonych pomiarach wykorzystano 29 głów stawu biodrowego usuniętych operacyjnie z powodu innych przyczyn chorobowych. Pomiary te pozwoliły oszacować wysokość szczeliny stawowej, która była brana pod uwagę w przeprowadzonych obliczeniach numerycznych przedstawionych w niniejszej pracy. W wyniku obliczeń stwierdzono, że zmiany wartości współczynnika tarcia przy uwzględnianiu chropowatości powierzchni chrząstki stawowej przewyższają na ogół zmiany wartości współczynnika tarcia wynikające podczas chodu człowieka.

18

Determination of the aerodynamic lift for a radial rotor passage model using the pressure distribution method

Baca S., Fortuna S.

Mechanics / AGH University of Science and Technology

|

2006

|

Vol. 25, no. 3

109-112

EN

The article presents an attempt to solve the problem of aerodynamic lift in a radial grid of blades experimentally. The blade passage model was tested in a negative pressure wind tunnel and a possitive gauge pressure wind tunnel. The lift coefficient in the function of the angle of attack on the inlet blade edge was determined. This study contributes new data to the research on the aerodynamic lift and drag force of blades and radial grids.

PL

Zagadnienie przedstawione w artykule jest próbą eksperymentalnego rozwiązania problemu siły nośnej w promieniowej palisadzie łopatkowej. Model kanału międzyłopatkowego został przebadany w tunelu aerodynamicznym podciśnieniowym i nadciśnieniowym. Wyznaczono współczynnik siły nośnej w funkcji kąta natarcia strugi na krawędź wlotową łopatki. Jest to część rozważań nad siłą nośną i siłą oporu łopatek i palisad promieniowych.

19

Capacity force for synovial unsymmetrical flow in human hip joint with changeable gap.

Wierzcholski K.

Zagadnienia Eksploatacji Maszyn

|

2002

|

Vol. 37, nr 3

169-180

EN

Calculations of pressure distributions, carrying capacity and compressive stresses for synovial unsymmetrical fluid flow in human joint gap especially in hip joint is presented in this paper. We assume: stationary, isothermal and incompressible synovial unsymmetrical fluid flow in magnetic field, rotational motion of bone head, squeeze of synovial fluid in human joint gap, changeable synovial non-Newtonian fluid viscosity, changeable gap height in human joint, and constant synovial fluid density. Obtained formulae for values of capacity forces in foregoing papers allow to performing its numerical analysis, which may be very useful for medical diagnosis. A new elements occuring in present paper are pressure calculations, carrying capacity and compressive stresses calculations for various geometrical and physical parameters of human hip joint for two bone surfaces and for hydrodynamic lubrication causing by rotation and squeezing. Magnetic field and its influence on therapy of joint are talking into account. Numerical calculations are performed in Mathcad 2000 Professional Program, talking into account the method of Finite Differences. This method satisfies stability of numerical solutions of partial differential equations and values of capacity forces occuring in human joints.

PL

Praca przedstawia obliczenia rozkładu ciśnienia, nośności, naprężeń ściskających w szczelinie stawu biodrowego człowieka dla hydrodynamicznego smarowania stawu biodrowego poprzez obrót głowy kostnej stawu i wyciskanie. W obliczeniach uwzględnia się zmienną wysokość szczeliny, izotermiczny, niesymetryczny przepływ stacjonarny nienewtonowskiej cieczy synowialnej zmieniającej wartość lepkości dynamicznej w zależności od zmian prędkości deformacji w trakcie smarowania. Zgodnie z praktyką ortopedyczną, w przypadku obrotu i wyciskania przyjęto różne obszary powierzchni kostnej podlegające smarowaniu. Obliczenia numeryczne zostały przeprowadzone w programie Mathcad 2000 z wykorzystaniem metody różnic skończonych podczas całkowania równań różniczkowych cząstkowych w obszarach smarowania stawu cieczą synowialną z uwzględnieniem stabilności rozwiązań. Uzyskane wyniki numeryczme wartości ciśnienia i sił nośnych występujących w szczelinie zdrowego i chorego stawu biodrowego człowieka zostały porównane z wynikami uzyskanymi przez innych autorów dla cieczy synowialnej o własnościach newtonowskich oraz znalazły zastosowanie w ortopedycznej terapii.

20

Wpływ intensywnego obladzania samolotu w czasie wznoszenia w chmurach na zmiany charakterystyk aerodynamicznych

Maryniak J.

Prace Instytutu Lotnictwa

|

2000

|

Nr 2 (161)

34-38

PL

W pracy przedstawiono fizykę zjawiska obladzania powierzchni nośnych samolotu w fazie wznoszenia. W oparciu o eksperymenty przeprowadzone w LEWICE CENTER NASA i nastepne opublikowane, pokazano obladzanie, zmiany profilu skrzydła w zależności od intensywności obladzania, a szczegolnie wpływ na zmiany charakterystyk aerodynamicznych. Zmiany charakterystyk aerodynamicznych objawiają się gwałtownym spadkiem o ok. 50% współczynnika siły nośnej C oraz zmniejszeniem krytycznego kata natarcia ok. 45%. Szczególnie gwałtowny spadek siły nośnej występuje w fazie wznoszenia, kiedy łączy się spadek siły nośnej związany ze zmniejszeniem prędkości lotu ze spadkiem współczynnika siły nośnej spowodowanej oblodzeniem. Sytuacja może doprowadzić do niezamierzonego przeciągnięcia dynamicznego, zwalenia samolotu ku ziemi i katastrofy.

EN

The physics of the aircraft lifting surfaces ice accretion during climb was presents. The degradation of the aerodynamic characteristics, due to the intensity of the ice accretion, based on the published experimental results obtained in the LEWICE CENTER NASA was shown. The maximum lift coefficient C losses up to a 50% and decreasing of the critical angle of attack, up to 45% are possible, especially during climb of the aircraft. It could lead to unexpected dynamic stall and wind drop, which could cause the aircraft loss.