乳化液泵及其吸排液阀的改进

为提升煤矿乳化液泵工作效率、降低其容积损失、提升其容积效率,在对影响乳化液容积效率因素分析的基础上,通过试验深层次分析了乳化液泵容积效率与压力、流量之间的关系。重点针对降低乳化液泵曲轴转速对其本身结构进行改进,对传统乳化液泵吸排液阀进行一体化设计,解决吸排液阀动作与柱塞动作不同步的问题,从而优化乳化液泵性能,增强支护效果。     

变排量外齿轮泵的内流场仿真分析及卸荷槽优化

建立了变排量外啮合齿轮式机油泵的CFD模型,采用定量分析方法分析变量泵的内流场特性,通过流量仿真结果与实验结果的对比,验证了模型的正确性。研究得出变排量外齿轮泵的啮合齿宽公式,分析机油泵困油区域的压力波动规律,提出了在泵从动齿轮活塞上端开楔形卸荷槽的优化方案,有效减小了困油区域的压力波动。结果表明,通过卸荷槽优化,在保持流量不变的前提下,使吸油腔和排油腔压力波动分别降低了12.3%和8%。所做工作可为变排量外齿轮泵的设计开发提供技术支持。     

某发动机复杂油路流场分析及优化设计

以某航空发动机附件齿轮箱“连通折弯式”的复杂油路为研究对象，对油路内部的三维流场进行仿真分析并建立压力-流量模型。基于流场的计算结果，分析齿轮箱进口润滑油流量不足的原因并提出优化方案。结果表明：该发动机因喷嘴结构设计不当，导致齿轮箱油路中局部流通面积较小，局部阻力损失较大，使得油路进口处的润滑油流量偏小。通过对喷嘴结构局部优化，提高了油路中局部流通面积，有效增加了进口的润滑油流量，满足了设计要求。优化后的齿轮箱油路中，压力损失最大的区域在每个喷嘴的喷孔段，但各个管流段压力变化不大，整个油路的压力分布更加合理。建立齿轮箱工作压力范围内的压力-流量的数学模型，为不同进口压力下的润滑油体积流量选择提供了数据支撑     

基于CFD的旋管泵内部流场研究

旋管式离心泵与传统叶片式离心泵在结构上存在较大差异,为研究旋管式离心泵的内流场特性,文中采用数值模拟的方法,构建了旋管式离心泵的流道模型并划分非结构网格,利用Fluent软件对旋管体内流场进行三维流场的数值模拟,并分析了0.6Q,1.0Q,1.4Q三种不同流量工况下的旋管体内流场的流速和压力场分布规律,流量在2.5～7.5 m3/h范围内不同支管数与入口压力、出口压力、进出口压差等之间的规律,结果表明:在0.6Q,1.0Q,1.4Q三种流量工况下旋管泵的压力场受流量改变影响较小,但在小流量工况下其速度场受到较大影响,其整体速度场最小;流量在2.5～7.5 m3/h范围内旋管泵的进出口压力的峰值无相关性,三支管的旋管泵压力场和进出口压力都不稳定,四支管和五支管的旋管泵压力场的进出口压力曲线变化呈一致性,但进出口压差三支管和五支管的旋管泵随流量变化影响变化幅度大,而四支管的旋管泵整体随流量增大而减小,在流量达到5.5 m3/h以后进出压差达到稳定.     

高速高压双圆弧斜齿齿轮泵空化抑制措施研究

双圆弧斜齿齿轮泵在高速高压工况下其内部流场空化现象严重，对齿轮泵的性能产生不利影响。为抑制齿轮泵的空化，建立了双圆弧斜齿齿轮泵吸油腔近啮合区域压力数学模型，以该区域压力值最大为目标函数，利用遗传算法对其各个影响因素求最优解，重新建立齿轮泵三维模型并设定模拟工况，利用动网格技术，通过PUMPLINX对齿轮泵内部流场的空化现象进行数值模拟，并分析了抑制空化后对齿轮泵的影响。结果表明：抑制空化后齿轮泵内部流场空化现象明显减小，齿轮泵的空化现象得到了有效的抑制，验证了吸油腔近啮合区域压力数学模型的正确性；相对于抑制空化前，抑制空化后的齿轮泵流量脉动和流量脉动率明显减小，泵出口流量脉动率减小了25.63%,泵出口平均流量提高了4.4 L/min,泵容积效率提高了10.04%,显著提高了双圆弧斜齿齿轮泵的性能。     

轴向柱塞泵非止点配流窗口过渡区压力脉动特性分析

为能用单台泵直接闭式控制差动缸运动,把轴向柱塞泵的吸油配流窗口改为两个独立的窗口,一个连接差动液压缸的有杆腔,另一个连接低压油箱,用于平衡差动缸的面积比,但柱塞通过这两个配流窗口之间的过渡区时,因处于泵的非止点位置,柱塞腔容积变化较大,引起大的流量和压力变化,产生大的噪声,为了减小其影响,需要对柱塞通过此过渡区域的特性进行分析.为此,采用仿真软件SimulationX,建立柱塞通过配流窗口的仿真计算模型,对单个柱塞腔内部以及泵输出油口压力和流量动态过程进行仿真,综合运用减震三角槽、阻尼孔和等效预压缩角三种措施,减小泵的流量和压力脉动.通过仿真计算,确定出合理的配流盘结构参数.在此基础上,进一步制造出样机,对泵的压力脉动特性进行试验测试,验证仿真结果及设计参数的正确性.研究工作丰富了柱塞泵的类型.     

乳化液泵配流机理的理论研究与试验分析

利用流体可压缩性、流量连续方程及阀口流量公式建立了单柱塞腔流动特性方程；在考虑了重力、弹簧力、压差力、接触力及液动力基础上，建立了配流阀动力学模型；以排液歧管过流孔道为控制体积，建立了包含3个柱塞腔、蓄能器及负载的整泵流动特性方程。用AMESim软件创建了具有3柱塞结构的BRW125/31.5C型乳化液泵模型，将不同曲轴转速下的配流阀阀芯位移及泵出口压力的仿真值与试验值对比，验证了理论分析与仿真模型的正确性。结果表明：当该型号泵驱动电机输入频率分别为50， 40， 30 Hz时，上流量脉动率分别为1.25%，1.19%，1.37%，而下流量脉动率分别为1.76%，1.73%，176%；柱塞腔内流场在从低压向高压转换时存在压力冲击；在吸、排液行程转换阶段，存在流量倒灌现象。     

凸轮机构恒流量往复泵动力端设计

新型三缸单作用恒流量往复泵动力端采用特殊的凸轮传动机构取代传统往复泵的曲柄连杆机构,使柱塞产生等加速-等速-等减速组合运动规律,从而使得输出流量与压力无波动,大大提高了往复泵的性能。本文就该泵动力端凸轮机构设计进行了详细阐述,并进一步分析液力端恒流量特性。     

压裂泵连杆疲劳强度分析

对某型号五缸单作用压裂泵连杆进行受力分析,得到连杆载荷在一个工作周期内的变化规律,运用有限元软件对连杆进行静力分析,并用古德曼法计算了高应力区域的疲劳安全系数.结果表明：连杆最大应力发生在连杆小头与杆身圆弧处,是危险的部位;高应力区域的疲劳强度满足设计要求.     

泵控缸电液技术研究现状、存在问题及创新解决方案

降低液压系统的能耗、噪声,减小废油处理对环境的污染,最直接的方法是采用无节流损失的泵控技术,通过改变泵转速或泵排量,使泵输出流量和压力与负载要求完全匹配。在论述泵控液压缸技术特征、现状和存在问题的基础上,根据双作用叶片泵(马达)和轴向柱塞泵结构特点,提出两种新的配流原理,解决差动缸流量不对称影响控制的难题。采用新的配流原理,无需辅助元件,只用一台泵就可闭环控制差动缸的运动,具有能量效率高、结构紧凑和成本低的优势。进一步对这两种配流原理和采用这两种配流原理控制差动缸的系统集成方案作了论述和研究,研究成果对实现液压控制技术的绿色化具有理论和实际意义。     

挖泥泵数值仿真与实测比较

通过求解包括进水管、叶轮、泵体等过流部件在内的水泵流道内的三维稳定雷诺平均Navier-Stokes方程,获得水泵内部的流场分布特征。对计算结果与实测结果进行了对比。表明计算所得流量-扬程曲线与实测值吻合良好;流量．效率曲线在小流量相差较大,在大流量吻合得较好。虽然在部分运行工况模拟计算不是很准确,但计算的各工况压力、速度分布以及整个流道的其它流动特性,对分析挖泥泵的各种流动问题很有帮助。     

双向轴流泵装置性能预测与内部流动分析

对一采用S形叶片的双向轴流泵装置进行数值研究,在不同流量工况条件下分析泵的正、反向运转性能,对该泵的瞬时启动过程进行了监测并对泵内的非定常空化现象进行了分析。研究表明,正、反向运转时,泵的性能存在明显的差异,反向的扬程和效率均高于正向;在泵正向启动过程中,叶轮背面进口边产生空化区,反向运转时未发生明显的空化现象;两种运转模式下,叶轮进出口断面上压力脉动特征频率分布相似,但叶轮进口的压力脉动幅值较高。     

Experimental study of the pressure fluctuations in a pump turbine at large partial flow conditions

Frequent shifts of output and operating mode require a pump turbine with excellent stability. Current researches show that large partial flow conditions in pump mode experience positive-slope phenomena with a large head drop. The pressure fluctuation at the positive slope is crucial to the pump turbine unit safety. The operating instabilities at large partial flow conditions for a pump turbine are analyzed. The hydraulic performance of a model pump turbine is tested with the pressure fluctuations measured at unstable operating points near a positive slope in the performance curve. The hydraulic performance tests show that there are two separated positive-slope regions for the pump turbine, with the flow discharge for the first positive slope from 0.85 to 0.91 times that at the maximum efficiency point. The amplitudes of the pressure fluctuations at these unstable large partial flow conditions near the first positive slope are much larger than those at stable operating condtions. A dominant frequency is measured at 0.2 times the impeller rotational frequency in the flow passage near the impeller exit, which is believed to be induced by the rotating stall in the flow passage of the wicket gates. The test results also show hysteresis with pressure fluctuations when the pump turbine is operated near the first positive slope. The hysteresis creates different pressure fluctuations for those operation points even though their flow rates and heads are similar respectively. The pressure fluctuation characteristics at large partial flow conditions obtained by the present study will be helpful for the safe operation of pumped storage units.     

非设计工况下带分流叶片半开式离心叶轮内部流动特性数值研究（英文）

In order to investigate the complex flow characteristics inside an unshrouded centrifugal impeller with splitter blades at off-design conditions, and analyze its influence on pump operation stability, a numerical simulation study was carried on using the curvature-corrected SST-CC turbulence model; the head and efficiency accorded with experimental results. The pressure fluctuation, unsteady radial force and velocity were analyzed quantitatively and the numerical results indicate this: the peak to peak value of pressure fluctuation in the impeller channel gradually increases in the flow direction and at 0.49 Qn, the slope of peak to peak value to normalized impeller channel behind the splitter blade is 8.57 times greater than that before the splitter blade. The greater the flow rate deviates from the design condition, the larger the peak to peak value of the pressure fluctuation and radial force; in particular at 0.27 Qn, the maximum radial force is 194.29% greater than that of the design condition. When the operating flow rate is smaller than0.83 Qn, the stall occurs and the stall vortex could block the impeller discharge; as the flow rate decreases further, the pressure amplitude at rotational frequency gradually increases in the impeller channel and the prevailing frequency changes from the blade passage frequency(BPF) to the rotating stall frequency in the diffuser. The tip leakage vortex(TLV) is generated in the tip region and rotated move downstream in the impeller flow channel, and the backflows appear on the blade suction side and in the tip and the tongue regions; the smaller the flow rate, the more serious the TLV and backflow phenomenon. The rotating stall causes uneven flow in the impeller channel, increasing the pressure fluctuation and the radial force, and resulting in an imbalance of the impeller rotation.     

离心泵蜗壳内非定常流动特性的数值模拟及分析

基于RNG k-ε湍流模型和Zwart-Gerber-Belamri空化模型,对离心泵内部非空化和空化工况下的非定常流动特性进行数值模拟,分析空化模型中凝结项经验系数对数值模拟结果的影响,并根据试验结果修正离心泵空化流动数值模拟中凝结项经验系数;数值模拟得到的离心泵扬程随有效空化余量的变化曲线与试验结果吻合较好,验证数值计算模型和方法的准确性和可靠性。数值模拟结果表明：离心泵非定常流动中,非空化、临界空化和充分发展空化工况下,蜗壳内监测点的压力脉动主频均为叶片通过频率;空化对离心泵蜗壳内压力脉动的影响较大,非空化时压力脉动最大幅值在蜗舌处,空化时压力脉动最大幅值在第1断面附近,其原因是离心泵出现空化时第1断面处旋涡强度增强,且随时间变化剧烈,对流动产生强烈扰动。     

低压腔涡旋压缩机吸油管特性的数值研究

为了研究吸油管对低压腔涡旋压缩机离心供油系统的影响,在不考虑润滑油可压缩性、相同油池高度和同一曲轴转速的条件下,采用标准κ-ε湍流模型,VOF两相流模型,分析了吸油管入口直径、结构形状对吸油管内油面高度的影响。结果表明,吸油管入口直径、结构形状存在一个最优值,取最优值时,吸油管中润滑油油面达到最大值,从而保证供油系统提供足够的供油量。     

不同工况下涡旋泵空化与性能的数值模拟

针对涡旋泵建立了含有实际间隙的三维流体域模型,采用CFD技术对其进行了三维非定常模拟,研究了不同转角下的内部流场,分析了不同工况下的泵内空化现象及其性能.结果 表明:由于涡旋泵结构特点和运动方式,导致泵的2个工作腔内的流动具有不对称性;在吸液末期和排液初期,工作腔内产生较高的压力脉动,严重影响泵的稳定性;在高压差的作用...     

乳化液泵配流机理的试验研究

乳化液泵属于多柱塞阀配流往复式容积泵,以进、排液阀完成配流任务,实践中为了达到流量调节目的往往采用变频驱动技术。采用线性可变差动变压器（Linear Variable Differential Transformer,LVDT）位移传感器测量了进、排液阀阀芯和柱塞位移规律,并同步采集了泵出口处的压力数据。试验结果显示：排液阀阀芯在不同曲轴转速下的行程是变化的,且均未达到由限位结构决定的限位高度;排液阀阀芯在开启过程中存在着抖动,这种开启行程中的反向运动是由泵出口处的压力脉动导致;进、排液阀开启过程均存在滞后,而排液阀关闭滞后不明显,进液阀关闭滞后随着曲轴转速的下降而缓解。为了降低这类泵曲轴转速降低时引发的压力脉动加剧现象,可考虑采用主动控制进液阀启闭时刻的方式实现流量调节目的。     

往复泵水头损失及空化现象的数值仿真优化

为减轻往复泵的水头损失及空化现象，以提高吸入性能，根据魏斯特法尔理论分析了泵阀运动特性，基于阀盘结构和活塞冲次等参量，提出了水头损失和空化量的优化模型。采用Fluent动网格技术进行动态数值模拟，分析了各参量对吸入过程水头损失和空化现象的影响及其发展过程，优选出了最佳阀盘结构参数和活塞冲次，可有效减小液缸内的水头损失，降低因阀盘开启滞后而产生的空化现象，改善泵的吸入性能和汽蚀现象。得出了往复泵吸入过程水头损失最小、活塞端面的空化量最小时的阀盘锥角及最优的工作冲次，为往复泵的吸入特性研究提供了参考依据。