联体泵-马达壳体内流场功率损失特性

联体泵-马达工作过程中由于流场功率损失过大,造成摩擦副磨损、压力供给不足、旋转部件发热等问题,降低整机的可靠性和寿命。采用了Mixture多相流模型及自编程的网格变形运动控制程序,建立了联体泵-马达壳体内部流场功率损失特性数值仿真模型。通过分析连体泵-马达壳体内油-空气两相流场中涡结构和湍流参数,揭示了壳体内流场功率损失产生机理及分布特性,并研究了转速和泵斜盘倾角对功率损失的影响规律。结果表明:流场涡结构及湍动能较高区域均集中在柱塞及缸体转动区域,该区域的搅拌损失占比为98.91%,湍流耗散损失占比为60.66%,是壳体内流场功率损失主要来源区。转速的增加导致流场湍动能升高,流场总损失增加;转速从955 r/min增大至3000 r/min后,流场总损失增加了1441.36 W。泵斜盘倾角的变大,使马达侧转速增加,流场更紊乱,流场总损失增加;泵斜盘倾角从0°增大至17.5°,流场总损失增加了1077.04 W。     

联体泵-马达壳体内部流动传热特性

联体泵-马达在正常运行过程中,冲洗冷却流动并非直接作用于摩擦副发热位置,使壳体内部的流场存在局部过热的风险,影响整机可靠性和寿命。因此采用了Mixture多相流模型及自编程的网格变形运动和轴承出口控制程序,建立了泵-马达壳体内部流场流动传热特性数值仿真模型并进行了实验验证,模拟分析了油-空气两相流场和温度场,揭示局部热点形成位置和机理,最后设计了冲洗冷却方案。结果表明:泵侧温度沿周向均匀分布,马达侧温度呈上高下低分布,流场最高温度在球碗表面;分散布置泵侧和马达侧出口位置及增大冲洗量可降低流场最高温度,冷却冲洗入口分散布置可改善流场温度分布的均匀性。