航空柱塞泵流量脉动仿真分析与结构优化

针对某型号航空柱塞泵流体噪声过大的问题,分析柱塞泵脉动产生机理与理论抑制措施.建立柱塞泵一周期内分阶段的排油流量数学模型,利用几组配流盘三角槽结构参数进行流量脉动仿真.通过仿真分析三角槽结构与流量脉动之间的关系,发现对于该型号柱塞泵的三角槽开口角最优值为13°~14°,截面顶角最优值为80°~85°,同时在三角槽前端加工阻尼孔,流量脉动可以得到较为理想的抑制.     

柱塞倾角对锥形缸体轴向柱塞泵流体特性的影响

针对锥形缸体轴向柱塞泵的柱塞倾角对泵的流体特性产生的影响,基于AMESim软件,以某型锥形缸体轴向柱塞泵为研究对象,建立整泵液压模型,该模型能考虑到油液压缩性、泵的泄漏、柱塞腔死容积、配流过程及流量倒灌等因素对泵流体特性的影响,且便于变参优化研究.经仿真及与传统公式计算对比分析表明:在产生流量脉动的影响因素中,几何流量脉动只占一个很小的比重,几乎可以忽略,主要的影响因素是油液的压缩性、泵的泄漏及柱塞腔的流量倒灌,其中流量倒灌是引起流量脉动的最重要的因素;在额定工况下,油液的压缩损失占总容积损失的19.04%,泄漏量占总容积损失的80.96%;随着柱塞倾角由0°增大到20°,泵的出口流量脉动系数由0.181 1增大到0.184 4,柱塞倾角的改变对泵的流量脉动影响很小.     

考虑空化的外啮合齿轮泵流量特性仿真分析

利用PumpLinx软件,耦合标准k-ε湍流模型和Singhal全空化模型,对外啮合齿轮泵进行CFD数值仿真,分析齿轮安装中心距、负载压力、液压油含气率对齿轮泵流量特性的影响.结果表明:随着安装中心距的增大,齿轮泵困油现象得到缓解,但流量脉动系数明显增大;随着负载压力的升高,齿轮泵的平均输出流量小幅下降,流量脉动则呈现...     

油液弹性模量对高压叶片泵性能的影响

输出流量均匀性和噪声等级是衡量泵性能的重要参数.从分析叶片工作腔压力变化出发,对泵的工作腔预升压过程进行了建模,计算出了预升压工作腔的压力、压力梯度及泵的瞬时流量随油液的体积弹性模量变化的曲线.结果表明,随着油液体积弹性模量的下降,泵的流量脉动及流体噪声均增大.在实际使用中可以通过充分去除油液中的气泡、减小配流气穴,提高油液体积弹性模量,减小流体噪声.     

轴向柱塞泵排油腔减振槽的CFD解析

运用三维流体分析技术,对轴向柱塞泵排油腔的流场进行数值模拟和可视化研究,定性分析排油腔与减振槽在不同角度接触时的模型在一定转速下速度场及压力场之间的关系.仿真结果表明,不同的减槽结构,压力场与速度场变化趋势基本相同,但对轴向柱塞泵的降噪影响有很大差异;对配油盘三角槽的尺寸及小孔直径大小进一步优化,可以得到更好的轴向柱塞泵减振槽;双级小油沟结构可以降低三角槽结构在开启部分因过流面积太小而形成的负压和超压现象.     

基于模拟退火遗传算法的电液伺服马达超低速性能

针对电液伺服马达超低速运行时局部爬行及振荡现象,分析了密闭工作容腔内流量及压力的连续特性,采用了自适应改进模拟退火遗传算法,对马达超低速性能结构进行寻优解算,得出马达定子预过渡曲线及其包角范围和配油三角缓冲槽理论公式及最佳尺寸.通过仿真及实验研究,结果表明,该方法可以将遗传算法全局规划能力与模拟退火法局部优化特性进行有效结合,并具有良好的邻域特性和初值鲁棒性,其优化结果能够保证新型连续回转电液伺服马达跟踪0.001 °/s超低速斜坡信号和满足0.001 °的公差带要求.     

转柱泵瞬时流量的理论推导及数值模拟

为研究转柱泵瞬时流量变化规律的影响因素,设计转柱泵的计算模型.按照其结构与工作原理,从理论上推导出瞬时流量的计算公式,采用动网格技术和编译自定义函数,并结合k-ε湍流模型,对转柱泵内部流场进行非定常数值模拟.结果表明:转柱泵瞬时流量理论计算的推导结果与数值模拟结果基本吻合,转柱泵的瞬时流量呈周期性脉动;泵进出口配流位置角度极为重要,若出口位置滞后,则产生闭死容积,液压腔内盘内压力迅速升高,并产生压力自由震荡,导致在数值模拟中瞬时流量每个周期会出现一段周期性、无规律的上下波动;除了外部尺寸参数以外,配流盘转角设置是转柱泵瞬时流量重要的影响因素.     

双作用子母叶片泵瞬时流量的分析

针对工作介质的可压缩性,以VQ45型泵为例,在考虑了预升、卸压闭死区和减振阻尼槽的引油作用时,对双作用子母叶片泵瞬时流量进行了仿真分析,计算了流量不均匀系数,找出了双作用子母叶片泵瞬时流量脉动的主要影响因素是泵的工作压力和工作介质的体积弹性模量.     

沉割槽对滑阀阀芯径向卡紧力的影响

针对液压滑阀阀体沉割槽内液体流速不同会产生径向卡紧力的问题,利用CFD软件对某滑阀沉割槽处阀芯台肩所受径向压力分布进行研究,同时,根据滑阀内部流道的结构特点,结合理想流体伯努利方程,建立了沉割槽处阀芯台肩上压力分布的数学模型,并且通过实验验证了模型的准确性,分析了沉割槽尺寸及流量对阀芯径向压力分布的影响。研究表明:阀芯台肩上径向压力分布不均匀,且压力值随入口流量、沉割槽深度和宽度呈二次多项式函数关系上升;随压力点位置从远离出口位置至靠近出口呈平方关系下降;当阀口开度为0.5mm、流量为40L/min时阀芯台肩径向卡紧力为4.2N,是流量为10L/min情况下的16倍,且沉割槽深度减半后,卡紧力增至14.47N。最后,提出了一种偏心沉割槽结构,仿真结果表明,入口流量大于40L/min时,偏心沉割槽结构中径向压力分布的不均匀度比传统同心结构提高了64%以上,有效降低阀芯径向卡紧力。     

市政排涝自吸泵启动过程气液两相流动及压力脉动分析

为了探明自吸泵的自吸机理.以外混式自吸泵为研究对象,利用CFX仿真软件中的VOF(volume of fluid)两相流模型和k-ε湍流模型,并结合网格滑移技术进行自吸过程非稳态数值模拟,分析了不同时刻下泵内气液两相体积、液相速度、出口气体体积分数和压力的分布情况.同时改变非稳态模拟的时间步长及总时长,监测自吸过程叶轮及蜗壳内监测点的压力变化.结果表明:自吸泵的吸气与排气主要集中在启动过程的初期和中期,叶轮入口和泵出口的气体体积分数分别超过60%和75%;叶轮出口的气液混合带导致了叶轮出口到蜗壳内侧大片区域内的流动紊乱现象,降低了叶轮的做功能力,进而影响了泵的正常排气;叶轮监测点压力脉动幅值与距叶片工作面的大小有关,蜗壳内监测点压力脉动幅值与距叶轮外缘的大小有关.     

变转速泵控系统建压过程中流量死区特性分析

为揭示泵控系统中液压泵在控制过程中出现流量死区的机理,针对泵控系统在启动和换向过程中必需重新建压的特点,考虑压差流与剪切流导致的液压泵内泄漏以及油液可压缩性,建立包含流量死区的液压泵数学模型.通过分析得到:液压泵流量死区的宽度随液压泵的出口容腔、负载压力、油温和启动加速度的增大而增大,随液压泵排量的增大而减小.为此,以...     

工作参数对变量柱塞泵流量脉动的影响

为揭示出口压力、斜盘倾角和转速等工作参数改变时变量柱塞泵流量脉动的变化特点,以某恒功率变量柱塞泵为具体对象,建立了变量机构的机液联合仿真模型,界定出柱塞泵工作参数范围.采用空间球面法计算配流盘的过流面积,并考虑油液压缩性及运动副配合间隙的泄漏,在此基础上应用AMESim软件对柱塞泵泵体部分进行了建模.结果表明:工作压力增大时,柱塞泵出口流量脉动幅值及脉动率均增大,流量倒灌量增大;斜盘倾角增大时,流量脉动幅值增大,脉动率先减小后基本不变,流量倒灌量增大但增幅微小;随着转速的增大,流量脉动幅值增大,脉动率减小且低转速下变化梯度较大,流量倒灌量逐渐减小.     

遗传算法在泵系统液控蝶阀关闭序列优化中的应用

泵系统出口蝶阀的关闭序列对泵系统过渡过程有很大的影响,为优化关闭序列,引入演化计算的遗传算法,将蝶阀的开度和时间作为变量,以系统过渡过程计算的最高压力作为适应函数值,按照一定的概率进行选择、杂交及变异,达到优化效果.计算结果表明,泵出口两阶段关闭叶控阀门的关闭序列对于系统的过渡过程压力上升控制起着重要作用.     

基于数值模拟的非圆齿轮泵流量分析及优化

为揭示一种基于卵形齿轮作为工作元件的新型非圆齿轮泵的压力变化及流量脉动规律,运用Fluent动网格技术,成功实现了外啮合非圆齿轮泵的真正三维非稳态数值模拟.捕获了卵形齿轮泵压力及流量波动,得到了流场分布情况及啮合处压力差和出口流量的变化规律.发现卵形齿轮泵比圆形齿轮泵的流量虽然有较大的提升,但其流量波动也较大,难以满足实际应用的需求.为降低流量波动,提出利用两组一样的卵形齿轮并联装配的优化方案来实现流量补偿.对并联卵形齿轮泵的数值模拟分析表明,其流量脉动比单组卵形齿轮泵降低了56%.可见,该新型并联泵具有更大的实用价值.     

强制振荡冷却活塞机油温度对流动形态的影响

为了研究强制振荡冷却活塞的活塞冷却机理,用试验和仿真方法对机油流动情况进行了研究.研制了一套机油喷射试验系统,进行机油喷射试验,用试验结果对仿真模型计算结果进行标定,验证了仿真模型的可靠性.用Fluent软件研究了喷油强制振荡冷却活塞机油在恒定喷油压力、不同油温下的流动形态,分析了油温对机油流动的影响.稳态模拟结果表明:内冷油腔内部存在大量的空化区域;保持喷油压力为0.6MP,随着机油温度升高,油腔入口质量流量呈折线变化,各工况下,进入内冷油腔的机油质量流量占流场总质量流量百分比都达到了92%以上;保持机油温度为343.15K,改变喷油压力,当喷油压力大于等于0.25 MPa时,进入内冷油腔的机油质量流量占总流量的百分比均达到了90%以上.     

力平衡型多输出径向柱塞泵的曲线与流量分析

提出了力平衡型多输出径向柱塞泵,克服了受力不平衡的技术难题,通过切换工作方式实现两种或多种流量的输出.对泵的导轨曲线进行了设计与优化分析,导轨曲线在设计中借鉴双定子叶片泵曲线的构成形式采用两个圆弧曲线与过渡曲线搭配的形式,其中过渡曲线为修正后的阿基米德螺旋线,保证了泵的平稳性与径向受力平衡,对泵不同工作方式下的流量进行了计算,对瞬时流量进行了研究,结果表明:各种工作方式下的流量脉动都较为平稳,内外泵单独工作的瞬时流量最大值与最小值相差不超过0.3m L/s.搭建了力平衡型多输出径向柱塞泵试验台,试验结果表明:随着调定压力的升高,泵在不同工作方式下的容积效率下降都较为明显,最低达到80%,须进一步提高零件的加工精度并完善泵的密封配合.     

非等分叶片间距叶片式机油泵的内流场分析与试验研究

基于RNG k-ε湍流模型,利用计算流体动力学软件,对不同叶片间距配置的叶片式机油泵稳定工况下的内流场进行数值模拟,得到了稳态流量特性曲线,并与性能试验结果进行对比。考虑不同叶片间距配置的影响,对内流场监测点的压力脉动进行频域分析,结果表明:与等分叶片间距配置相比,非等分配置时泵出口和压油腔内部压力脉动能量幅值在基频倍数频率处有所降低,并且在三次谐波处降低明显。对试验样机进行压力脉动试验和噪声试验分析,结果表明:与等分叶片间距配置相比,非等分叶片间距配置能够降低叶片式机油泵的压力脉动,三次、四次谐波的噪声值有所降低。     

吸收脉动用皮囊式蓄能器动态特性的试验研究

本文以国产NXQ系列皮囊式蓄能器为研究对象,讨论了吸收流量脉动、压力脉动的动态特性和它们的适宜工作范围,分析了根据脉动频率和工作压力选择蓄能器容积及确定连接管路尺寸的方法。为吸收泵出口的高频脉动,建议蓄能器采用扁平型结构,以提高固有频率。     

四行星齿轮泵齿轮轴疲劳寿命分析

依据前期研究的四行星齿轮泵的流量脉动特性为基础,建立了相应的压力脉动数学模型.对齿轮泵的压力脉动进行了理论和仿真研究,求得了相同理论流量和转速及工作压力下的传统齿轮泵和四行星齿轮泵的压力脉动载荷.根据所求得的压力脉动载荷,采用Workbench软件对齿轮泵轴进行了瞬态和疲劳寿命分析.通过对比分析证明四行星齿轮泵的压力脉动减小10倍以上,齿轮轴的疲劳寿命提高280.7%~325%.     

往复泵装置水力特性的仿真研究

为了得到安装空气室后工作缸的压力特性和管道的流量特性,根据往复泵非定常流动特点和空气室调节流量原理,建立了泵装置水力特性的仿真数学模型,用数值逼近法求二阶非线性方程组中压力解,提出了迭代计算中的收敛方法并利用计算机进行仿真实验.结果表明,泵启动后一段时间内,排液过程压力和流量曲线会呈现波动性,先突然升高至最大值,然后逐渐衰减并稳定在平均值,波动周期大于2π,吸液过程压力有可能先降低至最低值然后回升,波动幅值取决于泵转速n和空气室气体初始容积Vk0.压力和流量特性除有波动性外,还具有脉动性,其周期≤2π,由工作缸数决定,幅值大小也取决于n和Vk0.