基于质量守恒边界条件的液压缸织构表面空化模型

传统的雷诺边界条件没有考虑到微凹坑织构中存在的空化现象,较难准确预测织构化表面的润滑特性。本文以液压缸缸筒-活塞摩擦副为研究对象,基于质量守恒的边界条件,建立均匀分布的微凹坑织构表面油膜压力与变密度两者之间的空化数学解析模型,采用中差分模型和迎风算法进行数值离散,得到摩擦副中油膜的压力分布以及空化生成的位置。FLUENT仿真结果验证了该空化模型的有效性。     

规则分布微凹坑对配流副泄漏量的影响

提出了一种织构化配流副泄漏量的新计算方法,研究了圆柱形微凹坑直径、深度和面积率对配流副泄漏量的影响,并进行了初步的机理分析.结果表明:随着微凹坑深度的增加,泄漏量随之减小;在相同的面积率下,较小直径的微凹坑具有较小的泄漏量;轴向柱塞泵配流副缸体的转动速度对泄漏量几乎没有影响;配流副工作压力与泄漏量成正比.计算结果可为选择符合配流副工况的圆柱形微凹坑几何参数提供指导.     

轴向柱塞泵配流副低压区织构化试验研究

摘要为研究低压区织构化轴向柱塞泵配流副的摩擦磨损性能,设计了配流副的摩擦磨损试验机,对织构化配流副进行了试验研究,并与无织构配流副的摩擦磨损情况进行对比．研究结果表明：低压区织构化的配流副能够有效减小摩擦系数,最大减摩率可达29．11％;低压区织构化的配流副比无织构的平均磨损体积要小,且整个摩擦面磨损较为均匀,降低了配流副的偏磨．初步磨损试验表明：平均磨损体积量对表面织构面积率和直径较为敏感,最小平均磨损体积量出现在微凹坑直径100~200μm范围内．     

考虑热力学效应的高温水空化模拟

在汽液质量传输方程的基础上,考虑局部汽/液相含量、局部压力与饱和蒸汽压之差及空化的热力学效应,提出了一种可应用于高温水空化流计算的空化模型。为了评价该模型的适用性,以NACA66(MOD)翼型为对象,采用局部均匀平衡流方法分别计算了水温为293 K和373 K时的物面负压系数,并与实验和Singhal的全空化模型的计算结果进行了比较。研究表明:在水温为293 K时,改进的空化模型与全空化模型的计算结果均与试验吻合较好;在水温为373 K时,虽然两种空化模型的结果均显示空化的发展受到了抑制,但该文提出的空化模型能明显地反映出翼型表面空泡区的温度变化(即热力学效应)。该文提出的空化模型更适合模拟高温水的空化流。     

附着空化流动下离心泵水力性能数值预测

采用改进的空化模型和算法，同时耦合黏性Reynolds-Averaged Navier-Stokes方程求解技术，对空化流动条件下离心泵的水力性能进行了数值预测研究．采用具有试验数据的拱形头部圆柱体空化绕流考核了所提出的空化模型和算法的准确性和可靠性．采用数值方法研究了不同流量系数下离心泵水力性能与空化系数之间的关系，预测了空化系数对离心泵叶轮表面附着空化气泡形状的影响．数值结果表明，在相同的流量系数下，存在着临界空化系数，在临界空化系数时离心泵的水力性能突然下降，空化系数越小，离心泵叶轮表面的附着空化空腔越大，同时造成水力性能下降的越快．研究结果证明了所提出的空化模型和算法能够应用干水力流体机械宅化流动时的性能预测。     

浮杯泵织构化配流副表面的承载特性仿真分析

浮杯泵作为柱塞泵的新型研究对象,配流副的摩擦磨损限制其高效发展.通过在滚筒板配流面上布置规则的仿生织构,探究其对摩擦副承载特性的影响.选取六种坑形,建立6凹坑润滑油膜模型,采用Fluent软件进行数值模拟,分析油膜的上表面压力分布、压力形成机理以及工况参数和织构参数对油膜承载力的影响.研究结果表明:油膜上表面的承载力中动压所占的比例最大,球形凹坑最适合浮杯泵织构化配流副的设计,转速的提高、面积率的增大、深径比的增大都有利于动压承载力的增大.     

DN25型单座调节阀空化特性数值模拟研究

针对DN25单座调节阀在开度较小的工况下有效流通面积很小、前后压差较大和介质流速快而导致空化现象较为严重的情况,利用计算机液体力学(CFD)软件FLUENT对该型调节阀的原始结构进行流场数值模拟,采用Mixture多相流模型、Realizable k-ε湍流模型和Schnerr-Sauer空化模型计算调节阀在10%阀芯开度下内部流场及空化状况。结果表明,该型调节阀的阀座及阀芯密封副表面空化状况较为严重。文中通过改变阀芯的关键参数对其进行了结构优化,并采用相同物理模型经过多次试算,并对计算结果进行比较。结果表明,当阀芯密封面与垂直方向的角度α=50°,阀芯密封面长度L=5. 5 mm,并对阀芯密封面上下两侧拐角倒圆角后,阀芯表面的空化区域可减少60%以上。     

超(超)临界多级套筒调节阀空化抑制模拟研究

针对超(超)临界火电机组疏水系统中存在的套筒式多级降压调节阀高温水高压降空化引起汽蚀破坏的问题,基于汽液传递理论与多级降压理论,引入Z-G-B空化模型与混合两相流模型,建立阀内流场高温水空化计算模型.研究了套筒层数与级间间隙对空化流动的影响,获得了不同套筒模型条件下的阀内流场压力、速度及汽液两相体积分布等流场信息.分析结果表明:多级套筒使阀内最低压力由1.5 MPa上升至4.0MPa,空化最大气体体积分数由0.99降低至0.18.增加套筒级数可有效实现逐级降压、限制流速的目的,还可抑制空化的发生及发展,同时增加级间间隙也有利于减轻空化.     

轴向柱塞泵滑靴副间隙泄漏及摩擦转矩特性

探讨了在不同柱塞腔压力、缸体转速和滑靴重心与球窝中心所组成的离心力臂作用下滑靴副间隙泄漏以及摩擦转矩的变化过程.结果表明:柱塞腔压力、缸体转速以及滑靴的离心力臂与其所受的正向压紧力、动压效应以及离心力矩密切相关,它们是影响滑靴副泄漏流量的重要参数;滑靴的摩擦力矩随泄漏流量的增大而增大.液压泵的实际泄漏流量和摩擦转矩损失随柱塞腔压力和缸体转速增大而增大,由于考虑配流副和柱塞副的泄漏与摩擦转矩损失,其实际测试结果较大;滑靴在泵的容积效率和机械效率损失方面所占的比重较小.     

绕水翼超空化流场的数值模拟

基于Reynolds平均法,采用RNG k-ε模型及Mixture两相流模型,对绕水翼ys930的超空化流动进行了数值模拟,得到了绕水翼各个超空化阶段的超空化形态及各阶段的临界空化数与水翼攻角、来流雷诺数之间的关系,确定了临界空化数与来流雷诺数在不同攻角条件下的0.4次方经验关系式,给出了系数的取值区间.结果表明:超空化的发展经历了超空穴形成、汽液两相共存和完全发展3个阶段;各阶段的临界空化数随水翼攻角的增大而增大,基本呈线性关系;由于回射流的作用,在水翼前缘处形成一个逆时针旋涡,使逐渐长大的空泡脱离水翼吸力面并向下游脱落;在不同空化数下,空泡脱落的位置不同,导致空泡长度的变化.     

Structural Optimization of Damping Groove Based on Valve Plate Dynamic Cavitation Response Model

To reduce cavitation occurring on valve plate of piston pump,an optimization design method was introduced to quantitively analyze the accurate relationship between structural jet groove parameters and cavitation. Using the computational fluid dynamics（ CFD） method,the absorbing and discharging processes in piston pump were simulated dynamically. The damping groove＇s structure effects on both jet angle and pressure shock were analyzed visually with a series of different parametrical grooves. By establishing parametrical damping groove model,the piston pumps＇ dynamic analysis was integrated with CFD analysis,experimental design and approximation model, etc. The mathematical model of plunger pressure during oil back period,jet angle and structural parameters of damping groove were established in the form of second-order response surface method（ RSM） model. The damping groove structure of valve plate was optimized on the basis of the RSM model. Test data shows that the anti-cavitation performance of optimized valve plate was obviously improved. And this method provides theoretical foundation for the structure design of damping groove.     

柱塞泵配流结构与流动特性的动态响应关系

以典型的斜盘式轴向柱塞泵为对象,为了降低柱塞泵工作过程中的压力冲击与倒灌回流,利用计算流体动力学方法,对柱塞泵吸排油过程进行动态模拟,可视化地解析了配流盘三角槽结构对冲击与回流特性的影响.针对配流盘局部结构建立参数化模型,借助于计算流体动力学的解析、试验设计、近似模型技术,对柱塞泵动态解析过程进行一体化集成;以2阶响应面函数的形式,表达动态过程中柱塞腔内压力、回流峰值与配流盘三角槽跨度、深度的响应面模型;最后,对三角槽结构参数进行优化设计,为斜盘式轴向柱塞泵降噪型配流盘的设计,提供再设计的理论依据.     

柱塞泵配流冲击分析与实验研究

配流冲击是柱塞泵的主要噪声源.本文以25SCY14-1B 轴向柱塞泵为研究对象,对其配流过程中的压力及流量冲击做了分析与仿真,用微型压力、加速传感器测试了高压、高速旋转工况下泵内柱塞腔压力动态过程及斜盘振动过程,在此基础上对配流冲击机理做了进一步的探讨,并提出以控制流量倒灌冲击为主要降噪优化目标的配流盘阻尼结构设计准则.     

斜柱塞斜盘式轴向柱塞泵锥形缸体设计校核方法及结构优化

针对斜柱塞泵锥形缸体较直柱塞泵柱形缸体结构及受力更为复杂的特性,考虑到现有的柱形缸体设计与校核方法不能较好适用于锥形缸体的实际情况,在柱形缸体设计校核理论的基础上,推导出适用于斜柱塞泵锥形缸体结构的泵的排量要求、缸体强度及刚度、缸孔与柱塞接触强度、最大相对速度、最大比功率校核公式.以锥形缸体体积最小作为优化目标函数,建...     

轴向柱塞泵配流盘对缸体液压作用力矩的稳定性分析

考虑了在预升、卸压过程中 ,轴向柱塞泵柱塞油缸腔内油液压力是逐渐变化的情况 ,推导出了配流盘对缸体液压作用力矩的表达式 ,并依据公式进行仿真分析 ,找出了闭死角与液压力矩稳定性的关系 ,并对如何降噪提出了建议     

斜盘式轴向柱塞泵磨损与润滑分析

摩擦与润滑直接影响着斜盘式柱塞泵的使用寿命,为延长其正常运行时间应尽量降低运行中存在的磨损.根据斜盘式柱塞泵的工作原理,其磨损主要存在于柱塞和缸体孔、滑靴与斜盘、缸体和配流盘三对摩擦副中,它们是影响柱塞泵工作性能和寿命的重要因素.着重分析了摩擦副之间磨损状况的影响因素,提出了几点相应的改进措施.     

进口压力对正开口配流盘轴向柱塞变量泵斜盘力矩的影响

以某型具有正开口配流盘结构的闭式斜盘轴向柱塞变量泵为例,建立了单柱塞腔可压缩配流模型和斜盘力矩计算公式,得出配流盘吸排油过流断面面积变化曲线和单柱塞腔预升压、预卸压曲线,研究了不同进口压力下斜盘力矩的变化规律.结果发现随着泵进口压力的增大,斜盘绕三个坐标轴上所受力矩平均值均有不同程度的减小,其中变量力矩脉动幅值明显减小,适当增大入口压力有利于减小泵的变量力矩和减弱斜盘的机械振动.     

柱塞配流海水轴向柱塞液压泵运动学分析

对柱塞配流海水轴向柱塞泵进行运动学分析,给出了柱塞相对缸体和柱塞相对斜盘的运动分析表达式及仿真曲线。     

轴向柱塞泵配流盘液压支承力的计算

考虑了轴向柱塞泵柱塞油腔在预升、卸压力过程中压力是逐渐变化的情况,建立配流盘滑动摩擦副液压支承力的数学模型,并通过仿真研究确定了液压支承力趋向恒值的参数选择方法.