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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

基本信息

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

项目摘要

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。

PIV in this study (Particle profile velocity measurement method) LIF method The velocity distribution in the flow space near the contact region and the dissolved concentration of Freon in the EHL oil film were measured. The relationship between the velocity field in the EHL oil film and the dissolved concentration distribution of Freon in the EHL oil film was analyzed. This year, the existing micro-FT-IR EHL oil film detection device under Freon atmosphere was modified. In the past year, the PIV/LIF system was developed. The velocity and concentration distribution in EHL oil film under Freon atmosphere was developed. This device is used to simultaneously measure the velocity distribution and freon dissolved concentration distribution in the oil film of refrigerant engine oil (POE) and freon (HFC-134a) under ambient conditions. Comparison of the results of the determination of Freon dissolved concentration distribution by FT-IR in the past and confirmation of the validity of the results of this determination The relationship between velocity field and freon dissolved concentration distribution is discussed in detail. A theoretical model of the phenomenon of changing the dissolved concentration of Freon in the secondary and EHL oil films was developed. The dissolved concentration distribution and velocity distribution of Freon in EHL oil film have no relationship with each other. (1)The oil film viscosity of the bending part is very high, and the oil film on the surface of the return cylinder is fixed. (2)The concentration of Freon dissolved in the fixed oil film is rapidly reduced. (3)The freon concentration in the fixed oil film increases due to the dissolution of freon in the fixed oil film. (4)Contact area inlet, return cylinder surface adhesion, high viscosity oil film is preferred contact area (5)Increase in cylinder return speed, decrease in concentration of (2), increase in concentration of (3), decrease in freon dissolved concentration in lubricating film. This analysis is based on the basic theory, the combination of the Renoir equation and the dispersion equation, the analysis of the dissolved concentration of freon, and the analysis of the two-dimensional flow at the entrance of the contact domain. The results, measurement results and qualitative results are consistent. This is very accurate.