Los amortiguadores solar de fluidos tienen una variedad de usos, desde estabilizar rascacielos hasta controlar el flujo de fluidos en dispositivos de microflujo. A través de un proceso llamado calentamiento viscoso, estos solar hidráulico amortiguadores modulo de giro pueden disipar la energía mecánica en calor. Demasiado calor puede dañar el amortiguador solar, por lo que es importante entender el proceso de calentamiento viscoso cuando optimice sus diseños de amortiguador hidráulico solar.
Los amortiguadores hidráulicos solares(también conocidos como amortiguadores viscosos) tienen muchas aplicaciones industriales. Se encuentran en dispositivos militares para el aislamiento de choques, así como en edificios de gran altura y estructuras civiles para la protección contra vibraciones y daños causados por terremotos modulo de giro y vientos fuertes. Incluso ciertos dispositivos de microflujo dependen de los amortiguadores hidráulicos solares para ayudar a generar calor significativo y controlar el flujo de fluidos.
Los amortiguadores hidráulico solar (los objetos de color azul oscuro) se utilizan para estabilizar el movimiento de un dispositivo de seguimiento solar.
Los fluidos con alta viscosidad, como el aceite o un fluido a base de silicona, se usan comúnmente en los amortiguadores porque cuanto mayor es la viscosidad del fluido, mayor es la fuerza que el amortiguador puede disipar. El calentamiento viscoso se produce en un amortiguador solar cuando un amortiguador hidráulico solar empuja el fluido viscoso hacia atrás y hacia adelante entre dos cámaras. Esta acción transforma la energía mecánica, en forma de vibraciones u oscilaciones, en calor.
Para optimizar la eficiencia modulo de giro del amortiguador de fluidos, es importante analizar el calentamiento viscoso del dispositivo. Si se genera demasiado calor en el amortiguador solar, puede dañarlo, así como el dispositivo o la estructura para el que trabaja. Para estudiar el rendimiento de un amortiguador solar, recurrimos al Módulo de Transferencia de Calor y al Módulo CFD, ambos complementos a la plataforma de simulación de multifísica COMSOL.
Los componentes principales de un amortiguador hidráulico solar incluyen la carcasa del cilindro del amortiguador, un vástago y cabeza del pistón, fluido viscoso en la cámara y un pequeño espacio circular entre la cabeza del pistón y la pared interior de la carcasa del cilindro. Este espacio actúa como un canal para el fluido. En nuestra simulación, estas piezas sólidas están hechas de un material de acero que se puede encontrar en la Biblioteca de Materiales incorporada en COMSOL Multiphysics.
Esquema de un amortiguador hidráulico .
Para esta simulación, la cabeza del pistón se mueve hacia adelante y hacia atrás dentro del cilindro, lo que fuerza al fluido, aceite de silicona, a través del pequeño orificio con una gran velocidad de corte. Esta acción genera calor que se transfiere tanto en dirección axial como radial. En la dirección radial, el calor se conduce a través de la pared del cilindro y se transforma en el aire exterior.
Resolvemos las ecuaciones de Navier-Stokes para describir el flujo de fluido dentro del amortiguador solar. El campo de temperatura resultante del proceso de calentamiento viscoso viene dado por la ecuación de energía. Estas ecuaciones se pueden encontrar en la interfaz de flujo no isotérmico y la interfaz de transferencia de calor conjugada en COMSOL Multiphysics.
Los resultados de la simulación muestran la temperatura en el amortiguador solar:
Temperatura de la sonda en función del tiempo (arriba) y temperatura de la pared interior (abajo) después de 10 s (curva azul) y 40 s (curva verde) de carga.
Estos resultados concuerdan bien con los datos experimentales. Con el software de simulación, podemos analizar eficazmente el calentamiento viscoso en un amortiguador hidráulico solar para el diseño de estructuras y dispositivos más seguros y eficientes en una variedad de industrias.
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