轴向柱塞泵空化现象的研究现状

空化是轴向柱塞泵中比较普遍的现象,其机理复杂,不易观察和控制.通过对国内外该领域的研究情况进行总结归纳,发现研究该领域主要围绕对轴向柱塞泵柱塞腔内以及配流盘表面的空化现象进行数学建模以及仿真分析,最后实验测试并因此得出抗空化结构并分析其中的优势和不足.对于CFD仿真分析中的主要三种软件进行归纳整理,并对他们的仿真的优势...     

斜盘式轴向柱塞泵配流副失效原因的研究

在工程机械液压传动系统中,经常出现配流副早期磨损失效,导致斜盘式轴向柱塞泵磨损失效。通过对配流副润滑油膜厚度的实验研究和综合分析,得出配流副磨损失效的主要原因是油液中的污染物造成的,并提出改善配流副工作性能、延长泵使用寿命的措施。     

航空发动机轴承腔内两相流动数值模拟

主轴承腔作为航空发动机润滑系统油气两相流的重要区域,腔内的高温高乐及其回油特性对润滑系统的性能都有很大影响.利用VOF数值计算模型对某航空发动机轴承腔简化模型内油气两相流进行数值计算,将两相之间表面张力作为源项添加到动量方程中,并依据实际情况添加壁面黏附模型,计算结果与现有实验数据符合良好.分析几种工作参数下润滑油相界面的差异及其因为,研究腔压及回油油气体积比随转子转速及润滑油流量的变化规律.结果表明:腔内的压力沿周向在出口处附近较低,并且随着转子转速或润滑油流量的增加而增大;回油孔出口处油气体积比随润滑油进口流量增加而增大;当润滑油进口流量一定时转子转速增大不利于回油.     

不同含气率下球阀内部流动特性试验及其数值模拟

为研究不同含气率对油气混输泵泵阀内部流场的影响,运用CFD软件对油气混输泵球阀内部气液两相分布、速度场及进出口压差进行了模拟仿真。同时对球阀进行试验研究,测量出球阀进出口的压力值,以验证模拟结果的准确性。试验表明:模拟值与试验值数据误差不超过15%,模拟较为准确。在相同的开启高度、进出口流量下,随着含气率的增加,球阀内流体的压差降低幅度高达90%以上,且其降低较均匀。与此同时,流体密度降低并没有使流量系数和阻力系数有明显的变化。观察两相云图可以发现,在阀球尾部A处产生了旋涡,旋涡随含气率的增加略微增多;突扩界面C处产生了二次回流,使得该处的气相也较多,而在阀球四周内壁,气相分布较少。同时可观察出,流体含气率对阀球间隙处速度的影响不大,但是对流动状态有一定的影响。     

柱塞泵机液动态耦合仿真与实验研究

为解决机液耦合条件下斜盘式轴向柱塞泵的数字化设计问题,采用基于机械与液压系统联合仿真的方法对柱塞泵进行建模与解耦分析。基于功率键合图理论建立了柱塞泵液压模型,并定义了柱塞泵柱塞腔流体对柱塞端面的压力为耦合变量,利用拉格朗日法建立了柱塞泵刚体动力学模型,将液压模型耦合变量作为动力学模型的输入,定义动力学模型的实际转速测量为液压模型的输入,从而构成一个完整机液耦合仿真模型,通过解析对柱塞泵进行了机液解耦设计。最后,搭建了实验平台,以泵出口的流量和压力为检测量,比较了仿真结果与实验结果,从而验证了该方法的正确性与可行性,为柱塞泵的一体化设计奠定了基础。     

声空化条件下传动液中空气析出与溶解过程的研究

传动液中空气的析出与溶解影响传动系统的控制精度。传动液起到传递动力的作用,本身会溶解少量空气,溶解的空气随着压力的变化产生溶解和析出过程,破坏了液流的连续性,造成传动性能的下降,甚至影响传动系统的使用寿命。为此,基于斜压流模型,引入气体析出与溶解的气泡模型,建立传动管内的气液两相流含气率模型,考虑空气质量分数和体积分数,得到空化流动相关方程式。采用特征线法和一维有限差分法求解,获得了气液两相流主要参数的变化,包括空气析出与溶解时间常数、压力和温度对含气率的影响,并研究了含气率对体积弹性模量的影响。结果表明：传动管内的传动介质压力越大,空化程度越少;空气析出速率越小,含气率越低。传动介质受压引起其温度的变化;在空化区域,温度变化较小。当传动管内压力高于空气分离压时,传动介质的压力和体积弹性模量随含气率增大而减小;当压力低于空气分离压时,发生空化现象,含气率增加较快,但对体积弹性模量影响较小。     

斜盘式轴向柱塞泵的单片机流量控制研究

介绍了一种由单片机控制斜盘式轴向柱塞泵的变量机构,以及以步进电机驱动的数字控制轴向柱塞泵,包括数字泵的工作原理,硬件的设计思路和主程序框图。通过控制步进电机的运动来实现对柱塞泵流量的精确控制。     

阻尼孔水射流空化流动数值模拟

对流场中空化现象进行数值模拟时,需要捕捉空泡生成发展到溃灭的过程以及该过程在流场中发生的位置。以阻尼孔淹没水射流为研究对象进行数值模拟时,考虑到水和水蒸气相变过程中两相具有压缩性,选择使用多相流混合模型并加入带有压缩性的正压方程进行描述。湍流模型选择kOmegaSST模型,对近壁面逆压梯度预测更准确,便于捕捉附着型空化现象。方程求解方法采用PIMPLE算法,在求解过程中每一个时间步内的变量根据情况采用不同的离散方法以达到稳定求解。数值模拟结果表明该方法可以捕捉到喉管处由于速度突变引起压力变化产生的附着空化,同时可以很好捕捉到喷嘴处与下游空泡的产生发展和溃灭过程。     

基于频谱分析和卷积神经网络的高速轴向柱塞泵空化故障诊断

针对高速轴向柱塞泵不同空化故障等级诊断依赖人工特征提取、识别准确率低的问题,提出了一种融合振动信号频谱分析和卷积神经网络的诊断方法.采集不同空化等级情况下柱塞泵壳体振动信号,对连续的振动数据进行切片并作频谱分析,获得频谱图作为数据集;利用二维卷积神经网络对不同空化等级的信号频谱图进行分类.为提高所提方法的鲁棒性,采用带...     

航空发动机滚动轴承内油气两相流动与温度场的数值模拟

基于VOF方法和滑移网格技术,研究喷射润滑下主轴承内部压力、温度场及油气体积比随转子转速及滑油流量的变化规律。给出滑油在轴承内的相界面分布,描述轴承内油膜分布及运动。结果表明:轴承内压力和油气两相在轴承内分布不均匀;油液体积分数随转速的升高而降低,随供油量的增加而增加,呈非线性关系;轴承内最高工作温度随主轴转速的增加而增加;轴承润滑效果与供油量有直接的关系,不同的转速下对应不同的最佳供油量。     

轴流泵叶轮汽蚀两相流的数值模拟与分析

为了分析某型号轴流泵叶轮汽蚀状态下汽液两相流特征,本文基于均相流模型、RNG k-ε湍流模型与SIM-PLEC算法,分别从外特性和内部流场两方面分析了轴流泵叶轮的空化过程,通过定量分析不同NPSH下轴流泵的扬程下降和空泡分布的对应关系,讨论了不同空化状态下叶轮内部速度场和压力场的分布,寻找出轴流泵空化发生破坏的位置和发展趋势。数值模拟结果表明,空化初生时空泡产生于叶片背面进口轮缘处,随着轴流泵进口压力的不断降低,叶片背面外缘处空泡逐渐向轮毂侧发展,且外缘侧空泡不断向前推进,在装置汽蚀余量NPSH为6.62m时,空泡基本覆盖叶片的背面,此时叶片丧失了部分做功能力,且扬程下降明显。计算模型泵进行了现场运行试验,试验结果表明,数值模拟的空泡分布与实际破坏位置一致,验证了数值计算的准确性,也为解决轴流泵汽蚀破坏问题提供了内流流场参考。     

清洗机斜盘轴向柱塞泵流道的流场仿真与结构优化设计

分析了清洗机斜盘轴向柱塞泵出水端吸液阀流道的流场力学特性并对其流场进行了数值仿真。在流场仿真结果基础上,对现有泵头文丘里流道的喉管直径与进口直径的收缩比、喉管段长度、渐缩角度和渐扩角度进行了优化。计算机仿真及实验结果表明：优化方案达到了减小文丘里流道压力损失和溢流阀平衡压力的目标,提升了清洗机斜盘轴向柱塞泵整体性能。     

轴向柱塞泵配流盘结构对流量脉动的影响

运用三次元流体分析技术对轴向柱塞泵的流量脉动进行了数值解析,定性分析了轴向柱塞泵不同结构形式配流盘流量脉动的关系.     

斜盘式轴向柱塞泵最佳柱塞数确定方法

给出了斜盘式轴向柱塞泵结构及性能的主要影响因素,分析了柱塞数与各因素之间的关联性。运用综合因素评价法,对各因素进行综合性加权比较,得出了柱塞数选取最佳方案。运用该方法确定了K3V型双联轴向柱塞泵设计中的最佳柱塞数(最佳柱塞数为9)。     

双供油轴向柱塞泵压力流量的脉动特性

为了能用单台泵独立控制两条液压回路,在现有轴向柱塞泵的基础上,把泵的排油配流窗口分成两个串联配流窗口,与之对应的两个出油口分别连接两条油路。为了验证设计方案的可行性,在多学科仿真软件Simula-tionX中建立新型双排油轴向柱塞泵的仿真模型,对柱塞腔流量和压力在两个串联配流窗口之间过渡区域的特性做了仿真研究,确定了配流盘的结构,进一步制造了样机并进行试验测试。试验结果验证了仿真结果的正确性,研究工作为进一步推广运用新型双排油轴向柱塞泵奠定了理论基础。     

高速轴向柱塞泵柱塞腔空化机理研究

针对高速轴向柱塞泵内的空化问题,以某型号高速轴向柱塞泵为研究对象,搭建了其CFD数值仿真模型,研究柱塞泵旋转过程中的空化机理及演变规律。首先,对额定工况下柱塞泵的空化现象进行可视化分析,揭示空化的发生位置及在该位置处产生空化的机理;其次,以转速为变量,研究转速对空化的影响规律及其影响机理。结果表明:空化主要发生在柱塞腔内,充液率不足和流体漩涡影响是空化的主要原因;空化程度随着转速的升高而不断升高,这是由于流体流速的提高导致静压低,另一方面流体的离心力增大造成了充油率不足,同时还使流体进入柱塞腔的射流角增大;最后,根据空化机理对柱塞缸体底孔进行结构改进。在额定工况下,改进后柱塞腔内的空化程度与改进前相比下降了59.3%,空化抑制效果显著。     

液压柱塞泵斜盘力矩分析

本文针对我厂某型液压柱塞泵在试验过程中出现的全流量压力点前移问题,进行了分析计算.通过对斜盘力矩进行分析计算,并采取有效措施,解决了后续产品全流量压力点前移的问题.     

清洗机斜盘柱塞泵运动特性分析

选择普遍应用于清洗机产品的并联斜盘轴向柱塞泵为研究对象,根据其工作原理建立斜盘柱塞泵运动数学模型,并利用数值仿真软件对斜盘柱塞运动机构进行运动分析,得到柱塞轴向位移、速度、加速度的数值仿真结果。通过对比从单缸到五缸的并联斜盘轴向柱塞泵集成速度数值仿真结果,从运动学分析的角度定量验证了传统设计理论中奇数缸数并联速度脉动小于偶数缸数并联速度脉动的定性结论。     

Flow Ripple of Axial Piston Pump with Computational Fluid Dynamic Simulation Using Compressible Hydraulic Oil

The flow ripple, which is the source of noise in an axial piston pump, is widely studied today with the computational fluid dynamic(CFD) technology development. In the traditional CFD modeling, the fluid compressibility, which strongly influences the accuracy of the flow ripple simulation results, is often neglected. So a compressible sub-model was added with user defined function(UDF) in the CFD model to predict the flow ripple. At the same time, a test rig of flow ripple was built to study the validity of simulation. The flow ripple of pump was tested with different working parameters, including the rotation speed and the working pressure. The comparisons with experimental results show that the validity of the CFD model with compressible hydraulic oil is acceptable in analyzing the flow ripple characteristics. In this paper, the improved CFD model increases the accuracy of flow ripple rate to about one-magnitude order. Therefore, the compressible model of hydraulic oil is necessary in the flow ripple investigation of CFD simulation. The compressibility of hydraulic oil has significant effect on flow ripple, and the compression ripple takes about 88% of the total flow ripple of pump. Leakage ripple has the lowest proportion of about 4%, and geometrical ripple leakage ripple takes the remnant 8%. Besides, the influence of working parameters was investigated through the CFD simulations and experimental measurements. Comparison results show that the amplitude of flow ripple grows with the increasing of rotation speed and working pressure, and the flow ripple rate is independent of the rotation speed. However, flow ripple rate of piston pump grows with the increasing of working pressure, because the leakage ripple will increase with the pressure growing. The investigation on flow ripple of an axial piston pump using compressible hydraulic oil provides a more validity simulation model for the CFD analyzing and is beneficial to further understanding of the flow ripple characteristics in an axial piston pump.