شبیه سازی و ترجمه مقاله مدلسازی دینامیکی و آزمایشی منبسط کننده ی اسکرول

1- مقدمه 2- توضیحات هندسی بسط اسکرول 3- مدل های ریاضی از Scroll Expander - سیستم ژنراتور 4- روند شبیه سازی و نتایج 5- تست نیمکت و اعتبار سنجی آزمایشی 6- نتیجه گیری

این کار به ارائه ی جزئیات دقیق روش مدلسازی دینامیکی و عمومی و همچنین شبیه سازی منبسط کننده ی اسکرول برای سیستم های تولید انرژی الکتریکی در مقیاس های کوچک پرداخته است. مدل هندسی اسکرول گام به گام ساخته شده اند ، از جمله پیچ اسکرول ، ابعاد اسکرول ، قسمت های مربوط به اتاق و حجم ، تغییرات مشخصات اسکرول و … . مدل سوپاپ ، مدل نشت داخلی ، معادله حرکت ، معادله انتقال حرارت و معادله ی تعادل انرژی با مدل های هندسی ارکیب شده اند تا مدلسازی بسط اسکرول به دست آید. مدل ریاضی از یک مولد جریان مستقیم یا یک همبستگی ریاضی تولید توان که در برابر سرعت چرخش ژنراتور تولید توان می کند برای بسط یکپارچه ی مدل به عنوان واحد توان خروجی استفاده می شود. به منظور افزایش سازگاری از مدل فعلی ، یک ضریب اصطکاک دینامیکی کل بسط داده شده و ژنراتور به عنوان یکی از پارامترهای کلیدی در مطالعه ی حاضر پیشنهاد شده است. مقدار دقیق این ضریب از راه تجربی باید تعیین شود که برای بسط خاص سیستم ژنراتور مورد استفاده قرار می گیرد. با آگاهی از چنین پارامتر، تلفات اصطکاک مکانیکی را می توان با دقت و به راحتی در مطالعات شبیه سازی به دست آورد. مدلسازی حاضر و روش شبیه سازی توسط مجموعه های مختلفی از نتایج تجربی تایید شده اند و براساس بسط اسکرول های مختلف مطالعه شده توسط محققان و ضریب اصطکاک دینامیکی کل در قدرت 10^3 نیوتون متر به دست آمده است.

This work presents a detailed and generic dynamic modelling and simulation method of scroll expander for small scale power generation system. The geometric models of the scroll were built step by step, including the scroll involute, scroll dimensions, chamber areas and volumes, the scroll profile modifications and so on. The valve model, internal leakage model, motion equation, heat transfer equation and energy balance equation were combined with the geometric models to complete the scroll expander modelling. A mathematic model of a direct current generator or an experimentally determined correlation of generated power against rotational speed of the used generator was integrated to the expander model as the power output unit. To enhance the adaptability of the current model, an overall dynamic friction coefficient of the scroll expander and the generator was innovatively proposed and introduced as one of the key parameters in the present study. The accurate value of this coefficient should be experimentally determined for a specific expander – generator system; with the knowledge of such a parameter, the mechanical friction loss can be accurately and easily calculated in the simulation study. The present modelling and simulation method have been validated by several sets of experimental results based on different scroll expanders studied by different researchers, and the corresponding overall dynamic friction coefficient was found in the order of magnitude of 103 N m s.