PIV法とLIF法の併用によるEHL油膜内の冷媒溶解濃度変化現象の解明

结合PIV法和LIF法阐明EHL油膜中制冷剂溶解浓度变化现象

• 批准号: 17760116
• 负责人: 田中 真二
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760116/
• 关键词: 冷媒; 冷凍機油; EHL油膜; 濃度変化; LIF法; PIV法; イリジウム錯体; 微小流れ場; ドットマトリックス

本研究はPIV法(粒子画像流速測定法)とLIF法(レーザ誘起蛍光法)を併用して、冷媒ガスが溶解した冷凍機油の潤滑下で、ヘルツ接触域近傍の流れ空間の速度分布及びEHL(弾性流体潤滑)油膜内の冷媒溶解濃度を測定し、EHL油膜内の速度場と冷媒溶解濃度分布の関係から、EHL油膜内で冷媒溶解濃度が変化する現象を解明することを目的とする。今年度は、現有する顕微FT-IR用の冷媒雰囲気下EHL油膜観察装置を改造し、これと前年度に開発したPIV/LIFシステムを組み合わせた、冷媒雰囲気下EHL油膜内の速度・濃度分布測定装置を開発した。本装置を用いて、冷凍機油(POE)とフロン(HFC-134a)の雰囲気下で、EHL油膜内の速度分布と冷媒溶解濃度分布の同時測定を行った。従来の顕微FT-IRを用いた冷媒溶解濃度分布の測定結果と比較した結果、本測定結果の妥当性を確認できた。また、速度場と冷媒溶解濃度分布の関係について検討を行った結果、両者間には特に関係性は無いことがわかった。次に、EHL油膜内で冷媒溶解濃度が変化する現象のメカニズムについて理論的検討を行った。EHL油膜内の冷媒溶解濃度分布は速度分布と関係性が無かったことから、以下の解析モデルを考案した。(1)摺動部でヘルツ接触圧を受けて油膜粘度が非常に高くなり、回転円筒の表面に油膜が固着する。(2)キャビテーションにより固着油膜内の冷媒溶解濃度が急激に減少する。(3)雰囲気の冷媒ガスが固着油膜内に溶解して、固着油膜内の冷媒溶解濃度が増加する。(4)接触域入口では、回転円筒の表面に固着した粘度の高い油膜が優先的に接触域内に引き込まれる。(5)円筒の回転速度が増加すると、(2)の濃度減少が(3)の濃度増加を上回り、その結果、潤滑膜内の冷媒溶解濃度が減少する。本解析モデルに基づいて、レイノルズ方程式と拡散方程式を組み合わせた冷媒溶解濃度解析及び接触域入口における2次元流れ解析を行った結果、測定結果と定性的に一致することが確かめられた。

Portraits this study は PIV (particle velocity measurement) と LIF method (レ ー ザ induced 蛍 light method) を and し て, refrigerant ガ ス が dissolved し た frozen under oil lubrication の で, ヘ ル ツ contact domain nearly alongside の の れ space velocity distribution and び EHL (弾) fluid lubrication oil film の refrigerant concentration determination を し, dissolved in EHL oil film in の velocity と refrigerant dissolves The concentration distribution <s:1> is related to ら ら, and the が variation する phenomenon of the dissolved concentration of で refrigerant in the EHL oil film を explains する する とを objective とする. Our は, existing す る 顕 with micro FT - IR の refrigerant 雰 囲 気 under EHL oil film 観 examine plant を し, こ れ と before annual に open 発 し た PIV/LIF シ ス テ ム を group み close わ せ た, refrigerant 雰 囲 気 under EHL の velocity, concentration distribution in oil film measurement device を open 発 し た. This device を simultaneously measures the <s:1> velocity distribution と and the refrigerant dissolution concentration distribution <e:1> within the EHL oil film under the conditions of 囲 て て, refrigeration oil (POE)とフロ とフロ (HFC-134a) <s:1> air 囲, and を for った and った. 従 to の 顕 を with micro FT - IR い た の refrigerant dissolved concentration distribution measurement results と し た results, the determination results の justice を confirm で き た. ま た の と refrigerant dissolved concentration distribution, speed field masato is に つ い て 検 line for を っ た results, struck between に は, に masato is sexual は without い こ と が わ か っ た. に, EHL oil film in で が refrigerant dissolved concentration variations change す る phenomenon の メ カ ニ ズ ム に つ い beg を line っ て theory 検 た. The distribution of <s:1> refrigerant dissolution concentration <s:1> and velocity distribution in the EHL oil film are と and have no correlation が, った <s:1> と と ら ら ら. The following <s:1> analysis モデ を を case study is た. (1) discount department で ヘ ル ツ contact 圧 を by け て oil film viscosity が very high に く な り, back to the planning has drifted back towards &yen; tube に の surface oil film が fixation す る. (2)キャビテ キャビテ ショ <s:1> によ によ <s:1> によ によ the concentration of <s:1> refrigerant dissolution in the fixed oil film が rapidly に decreases する. (3) The に dissolution of the <s:1> refrigerant in the fixed oil film caused by the 囲 gas <s:1> refrigerant ガスが and the が increase of the dissolution concentration of the <s:1> refrigerant in the fixed oil film する. (4) The entrance of the contact zone で で and the surface of the <s:1> return 転 cylindrical cylinder <s:1> are に fixed with <s:1> た high viscosity <e:1> <s:1> oil film が preferred. The に introduction 込まれる 込まれる within the に contact zone. (5) has drifted back towards &yen; tube の back planning speed が raised す る と, (2) reduce が の concentration (3) の concentration rights を り last time, そ の results, lubrication film の refrigerant concentration dissolved in が reduce す る. This analytic モ デ ル に base づ い て, レ イ ノ ル ズ equation と group company, dispersion equations を み close わ せ た refrigerant dissolved concentration parsing and び contact domain entry に お け る 2 dimensional flow line analytical を れ っ た results, the determination results consistent と qualitative に す る こ と が か indeed め ら れ た.

项目成果

レーザ誘起蛍光法を用いた流体計測装置及び流体計測方法

使用激光诱导荧光法的流体测量装置和流体测量方法

• 发表时间: 2006