3-WP06-002: Software for heat transfer estimation in turbocharger rotor system

3-WP06-002: Software for heat transfer estimation in turbocharger rotor system

Other unclassified results

cs

Software je určen pro predikci mechanických ztrát vyplývajících z interakce rotoru a statoru (RSI-Predict) pro laminární i turbulentní proudění pracovního média. Součástí řešení je implementace základních materiálových knihoven (např. voda, olej, vzduch) a rovněž šablony umožňující definici vlastního média. V rámci řešiče je zahrnuto několik základních geometrických konfigurací, mezi které patří radiální ložisko, axiální ložisko, volně rotující hřídel, volně rotující disk a model tření v tenkých vrstvách mezi statorem a rotorem. Při návrhu softwaru byl kladen důraz na uživatelskou přívětivost a přehlednost rozhraní. Uživatelské rozhraní (UI) je proto rozděleno do dvou hlavních sekcí: domovské obrazovky („Home“) a materiálové sekce („Fluid properties“). Domovská obrazovka slouží k výběru geometrie, zadání jejích parametrů, definici provozních a dalších doplňujících podmínek a výběru databáze pracovního média. Dále obsahuje přepínač grafického motivu (světlý/tmavý režim), konzoli pro zobrazování výsledků, informací o ukládání dat a chybových hlášek řešiče a také nastavení exportu dat do formátu .csv, včetně možnosti aktivace či deaktivace ukládání, volby cílového umístění a určení, zda mají být data ukládána do nového souboru nebo připojena k existujícímu. Uživatel zde zároveň specifikuje, zda požaduje výpočet třecích ztrát, přestupu tepla nebo obojího. Materiálová sekce umožňuje přímý výběr provozních parametrů z načtené databáze, jejich interpolaci nebo manuální zadání nezávislé na databázi. Pro oleje je navíc k dispozici možnost vytvoření vlastní databáze pomocí VFT modelu, kdy uživatel zadává tři hodnoty dynamické viskozity při různých teplotách a hustotu při jedné z nich. Software byl vytvořen v prostředí MATLAB. Pro jeho používání koncovým uživatelem postačuje MATLAB Runtime. Pokud jej má uživatel již nainstalovaný, může si zvolit mezi standardní instalací softwaru nebo jeho přenosnou verzí.

The software is designed for the prediction of mechanical losses arising from rotor–stator interaction (RSI Predict) for both laminar and turbulent flow of the working medium. The solution includes the implementation of basic material libraries (e.g., water, oil, air) as well as templates that enable the definition of user specific media. The solver incorporates several fundamental geometric configurations, including a journal bearing, thrust bearing, freely rotating shaft, freely rotating disk, and a model of friction in thin layers between the stator and the rotor. During the software development, emphasis was placed on user friendliness and interface clarity. The user interface (UI) is therefore divided into two main sections: the home screen (“Home”) and the material section (“Fluid properties”). The home screen serves for selecting the geometry, specifying its parameters, defining operating and additional conditions, and selecting the working fluid database. It also includes a theme switch (light/dark mode), a console for displaying results, information about data storage, and solver error messages, as well as settings for exporting data to .csv format. These settings include enabling or disabling data export, selecting the storage location, and determining whether the data should be saved as a new file or appended to an existing one. The user can also specify whether friction loss calculations, heat transfer calculations, or both are required. The material section enables direct selection of operating parameters from a loaded database, their interpolation, or manual input independent of the database. For oils, an additional option is available to create a custom database using the VFT model, where the user specifies three values of dynamic viscosity at different temperatures and the density at one of these temperatures. The software was developed in the MATLAB environment. End users only require MATLAB Runtime to use the software. If the runtime is already installed, users can choose between a standard installation and a portable version of the software.

Stator; rotor; třecí ztráty; přestupy tepla; ložiska; disk; hřídel; tenké vrstvy.

Stator; rotor; friction losses; heat transfer; bearings; disk; shaft; thin layers.