基于动网格的单作用滑片泵流量特性分析

采用CFD动网格技术和编译自定义函数,并结合SSTk-ε湍流模型对单作用滑片泵泵内部流场进行非定常数值模拟,得到了在不同输送介质和泵体结构下,泵内部瞬时流量和监测点压力脉动情况,并分析了流量脉动产生的原因。结果表明:动网格技术模拟结果可清晰地描述工作腔内部的瞬时流量和压力的变化情况;合理设计配流盘转角和V型槽的结构,可有效地控制瞬时流量脉动和压力脉动;随着滑片数的增加,瞬时流量脉动幅度有减小的趋势,选取奇数滑片更有利于泵流量的稳定;输送介质的体积弹性模量也是影响流量特性的重要因素之一。     

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。     

转子叶片数对翅板摆动泵流场的影响

针对转子叶片数影响着翅板摆动泵流场及工作性能的问题,为研究不同叶片数下,翅板摆动泵内部流场的变化情况,利用动网格和UDF技术,对叶片数分别为2、3、4、5和6的翅板摆动泵的二维流场进行了研究,对其在运动过程中的工作性能进行了分析。首先,根据翅板摆动泵的工作原理及其转子的运动方式,分析了转子叶片数与泵排量、容积效率的关系;然后,利用Mesh软件进行了网格划分,并结合RNG k-ε湍流模型,编写了UDF文件,对不同叶片数下的翅板摆动泵进行了数值模拟;最后,根据仿真得到的压力及速度分布云图,对比分析了不同叶片数下翅板摆动泵的工作性能。研究结果表明：当转子叶片数为2时,摆动泵吸油腔和排油腔的压力分布都很均匀,流速变化较平缓;随着转子叶片数的增加,吸油腔出现不同程度的低压区域及局部流速增大的现象,而且当叶片数为4、5、6时,在排油腔的弧形壁面与直线壁面间的夹角区域会出现流速降低的现象;经过综合对比可知,当叶片数为2时,翅板摆动泵的工作性能最好。     

温度对双圆弧斜齿齿轮泵性能的数值模拟研究

双圆弧斜齿齿轮泵在高速工况下，其内部流场温度升高现象明显，对齿轮泵的性能产生不利影响。为了探究温度对齿轮泵性能的影响，建立了双圆弧斜齿齿轮泵容积效率与温度的数学模型。利用动网格技术，通过PumpLinx设定不同入口温度，模拟不同工况下齿轮泵内部流场的变化情况。结果表明：入口油液的温度不同，其内部流场温度变化明显，入口温度越高，其温升现象越明显；温升严重区域为存在压差区域，且压差越大温升越明显；温度升高，内部流场空化现象明显减弱；相对于常温油液情况下，入口油液温度为60℃时，齿轮泵流量脉动和流量脉动率明显增大，泵的出口脉动率增加了4.74%,泵出口平均流量降低了1.52 L/min,泵的容积效率降低了3.04%,温度的升高对齿轮泵性能产生了不利影响，验证了温度与容积效率数学模型的正确性。     

基于AMESim与Fluent联合仿真的安全阀启溢闭研究

为了揭示安全阀启溢闭过程中压力、流量及内部流场的变化规律,对安全阀启溢闭全过程进行自适应动网格瞬态分析。建立了AMESim与Fluent联合仿真模型,在AMESim中构建边界条件及阀芯动力学模型,在Fluent中构建安全阀自适应动网格模型。联合仿真后得出安全阀阀芯最大位移为28.22 mm,流量为868.5 L/min,安全阀内部最大流速为52 m/s,最大压力为1.07 MPa,同时得到了在安全阀启溢闭不同阶段的压力、速度云图和阀芯附近的速度矢量图。研究结果表明,联合仿真可以观测到开启瞬间阀芯的回弹趋势,还能提供安全阀内部流场信息,是一种可以对安全阀进行瞬态流体分析的新方法。     

螺旋流恒压泵内部流场分析及实验研究

螺旋流恒压泵是一种可自恒压输送水、石油产品和化工液体等的新型泵种。为得到螺旋流恒压泵内部流场的速度、压力分布情况,运用CFD软件进行有限元数值仿真,模拟型号为LXB 0.8/40-125-80-230的螺旋流恒压泵在实际工作情况下泵内部流场的分布情况,得到恒压泵在不同流量情况下的压力云图及速度矢量云图,对得到的数据进行相关计算,得到水泵的流量-扬程曲线与流量-效率曲线。为验证数值仿真的准确性,通过水泵试验微机测试系统对LXB 0.8/40-125-80-230螺旋流恒压泵进行性能测试实验,得到其性能曲线,将数值仿真与实验得到的性能曲线进行比较,结果证明,在误差允许范围内,水泵的出口压力、扬程与效率基本一致,充分说明数值仿真结果的正确性与可靠性。该研究为螺旋流恒压泵的内部流场数值仿真分析及实验研究提供了实验及理论指导,为设计螺旋流恒压泵提供了理论数据。     

非均布导叶对核主泵模型泵性能及压力脉动的影响

为研究核主泵模型泵导叶非均布对于其外特性及压力脉动影响,分别采用SST(剪切应力输运)k-ω湍流模型和分离涡模拟方法对泵内部流场进行了三维定常和非定常数值模拟,得到两模型泵外特性曲线和内部压力脉动情况,并对压力脉动进行时域频域分析。结果表明:采用特定形式的非均布导叶可以改善出口流动,提升模型泵多工况性能;导叶非均布对于泵内不同区域压力脉动影响不同,但其改变了由动静干涉产生的脉动频率分布,削弱了脉动幅值,有助于降低泵的振动和噪声,提高核主泵的安全性。     

摆线泵流量特性分析及计算机仿真

根据摆线泵的啮合线方程,建立了用几何法求解摆线泵的瞬时流量、排量、流量脉动率的数学模型.应用Matlab/Simulink仿真工具对泵的流量特性进行了仿真,作出了泵的瞬时流量变化曲线,并分析了影响流量脉动率的因素.     

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.     

基于主动转速调制的离心旋转血泵流场分析

为研究血泵主动转速调节对血泵内部流场以及血液损伤的影响,采用计算流体动力学(CFD)方法模拟血泵在转速调制下的全流道内部流动。通过集总心血管系统数学模型和旋转血泵模型的联合数值模拟得到血泵辅助条件下的心室和主动脉压力,并设置为血泵CFD模拟的进出口边界条件。分析了匀转速以及正弦波、方波、三角波三种异步转速调制波形下的血泵流场情况,得到了旋转血泵的速度分布图以及剪切应力分布图。结果表明,转速调制下血泵的流量脉动得到了增强,是一种恢复血流搏动性的可行方案。三种速度调制波形中,正弦波转速调制下的血泵流量脉动指数高且血泵内剪切应力小,是相对理想的转速调制波形。     

航空燃油离心泵内流特性分析

针对航空发动机燃油离心泵内流特性研究,采用雷诺平均方法和滑移网格技术,在多工况下进行数值模拟,得到了内部流场细节和压力流量曲线。结果表明:由于流体绕过叶根时加速,可能出现局部低压区并导致气蚀;随着流量的增大,叶轮中相对速度增大,根据速度合成法可知,叶轮边缘出流速度随之减小,最终导致泵内静压降低;随着转速的提高,泵内速度和静压增大,且叶根附近出现局部高流速低压区并逐渐扩张,此区域也是局部低压区。根据压力流量曲线可知,随着流量的增大,泵输出的压力降低;随转速的提高,泵输出的压力升高;在低转速条件下,大流量运行无法实现。     

双作用滑片泵流场的数值模拟及特性分析

基于CFD 理论对双作用滑片泵的流场进行数值模拟,得到了在不同工况下瞬时流量和监测点压力脉动的情况,滑片泵输出流量的脉动和压力的脉动是由于低压区的闭死容积刚接触高压区时的“高压回流”造成的,并可以对滑片泵的空化现象进行预测分析。仿真结果与实验结果基本一致,结果可靠,能够为滑片泵的设计和改进提供参考。     

基于CFD的四象限运行内啮合齿轮单元内流场计算与分析

基于CFD技术研究四象限运行内啮合齿轮单元的流场特性,采用CAE软件对四象限运行内啮合齿轮单元内流场进行几何建模,针对齿轮单元工作在液压泵和马达两种模式,应用Pumplinx软件的动网格模型和DOF自由度模型进行数值模拟和可视化研究,分析模型关键部位的流场特性,获得在液压泵模式下旋转域的速度、压力分布云图;分析了变转速、变压力工况下的流量特性曲线以及流量、压力脉动曲线;在同一模型下设置不同边界条件获得马达模式下齿轮轴最终稳定转速和力矩变化曲线,并分析了不同负载下的稳定转速值;利用数值仿真可以得到具有参考意义的齿轮单元流量特性曲线,为内啮合齿轮单元的开发和与永磁同步电机一体化融合提供技术支持。     

液压油黏度与含气率对涡旋泵性能的影响

基于空化模型和动网格技术,建立了含轴向间隙的涡旋泵流体域模型,对其内部流场进行数值模拟,得到不同转角下涡旋泵工作腔内流体的压力、速度、气相体积分数和流量等参数,分析了不同液压油的温度、种类和气相质量分数等对涡旋泵内的压力脉动和空化的影响。结果表明：液压油中气体质量分数从3e^-5增加到1.2e^-4,导致泵的容积效率下降;液压油从32#到68#,动力黏度增加0.0315 Pa·s,涡旋泵的压力峰值增加11.93 MPa,容积效率增加2.7%;从38℃增加到44℃,液压油动力黏度减少0.011 Pa·s,涡旋泵的压力峰值降低5 MPa,容积效率下降1.1%。     

摆动活齿泵流量脉动的试验研究

介绍了摆动活齿泵的结构原理，设计了试验系统，对样机并进行了初步的实验室试验，结果表明，活齿泵具有流量大、压力（流量）脉动小、运行平稳、噪声低等特点。     

全透明模型泵的设计及PIV流场测量

为了便于观察挖泥船泥泵内部的流动情况,设计了一台全透明模型泥泵。泵入口流道位于泵轴侧,便于对泵内部流场进行全域整体观测。探讨了泥泵的水力特性和可拍摄性,获得了叶轮内瞬时流场的速度矢量。结果表明,所设计的模型泵适用于PIV流场测量。     

模糊PID控制的液驱平流泵仿真

针对如何减小往复泵瞬时流量脉动,首先分析了曲柄滑块式往复泵瞬时流量脉动的原因,然后提出了一种液压驱动的平流泵,并利用AMESim和MATLAB搭建了联合仿真模型。由于常规PID难以适应系统的变化,设计了用于3个液压缸控制的自适应模糊PID控制器,利用模糊控制规则,对PID参数进行在线自适应调整。仿真分析表明,液驱平流泵具有良好的流量平稳特性,一个周期内约80%的时间能保持严格意义的平流,其余时间内存在最大幅度约为8.4%的流量脉动,当出口压力在0～0.58 MPa之间变化时,也有良好的流量平稳特性。液驱平流泵与现有平流泵产品结构不同,可为平流泵的设计提供新思路。     

吸液阀半锥角对乳化液泵泵头流场影响的研究

以矿用BRW350/31.5三柱塞乳化液泵为模型,应用计算流体力学软件进行数值计算,分析了吸液阀半锥角为30°、45°时,泵头内部吸液过程的流场。研究过程中,使用动网格技术,对配流阀和柱塞的关联运动进行动态模拟,得到柱塞在不同位置时,泵头内部的压力分布云图。数值模拟得到的压力变化图,为该类型泵的设计和改进提供更为直接的参考价值,具有一定的工程推广和应用价值。     

基于动网格的球阀流场数值模拟与分析

为研究球阀内部流场开闭过程的瞬时流动情况,基于FLUENT软件提供的计算方法和物理模型,通过Gambit前处理,利用FLUENT动网格技术,采用动态层和局部重划方法结合Profile运动边界驱动机制实现网格区域运动,对球阀进行了动态数值模拟,并分析了其内部流场中的压力、流速及阀芯受力的瞬时变化规律,为阀门结构设计和性能优化提供依据。     

后置灯泡贯流泵三维紊流计算

通过计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)方法研究某一后置灯泡贯流泵内部的三维流场,采用RNG k-ε紊流模型和SIMPLE算法对泵叶轮、导叶和进出水流道内的流场进行数值模拟.分析最优工况下装置纵断面的流速和压力分布以及叶轮出口、导叶出口和灯泡体尾部的流速分布情况.着重研究小流量工况、最优工况和大流量工况等不同工况下叶片压力面、吸力面的静压分布以及各断面翼型附近的相对流速分布.同时还计算贯流泵装置各种构件的水力损失,发现导叶体和灯泡体段在水力损失中所占的比重较大.将数模计算结果与模型试验的泵装置性能数据进行对比,结果表明数模计算结果跟试验数据在高效区附近吻合较好,在小流量和大流量工况下存在偏差.采用CFD方法对灯泡贯流泵装置内部流场进行数值模拟可以为泵装置进一步设计优化提供依据.