配流盘阻尼槽形状对空化流影响的模拟研究

利用计算流体动力学技术对轴向柱塞泵的整体流域进行建模分析,得出发生空化的主要范围为缸体的柱塞腔由吸油区向排油区转换的过渡阶段。为了进一步研究配流盘阻尼槽的形状对空化射流产生的空化域的影响,单独对发生空化的主要区域进行建模分析,并将整体分析的部分结果作为初值代入局部模型中再次进行仿真,以提高精度。在分析了传统的U形槽与V形槽对配流盘的空化侵蚀影响后,提出了一种ρ形槽,很大程度上降低了对配流盘的空化侵蚀。     

基于全空化模型的柱塞泵内空化流动数值模拟

针对典型斜盘式轴向柱塞泵工作时出现的空化现象,以某高压柱塞泵为例,建立了柱塞泵配流过程中,气液混合相的连续性控制方程和运动控制方程,推导了基于气液两相流的质量输运控制方程,并对柱塞泵进行了空化流动的数值模拟。仿真结果表明,不同的转速、压差和配流盘结构对柱塞腔内部、配流盘表面以及缸体与配流盘接触处的空化存在影响,且仿真结果与实验检测数据结果是吻合的。     

轴向柱塞泵内部空化流的可视化分析

通过设计泵的模型对轴向柱塞泵的配流盘的切口(V型槽)附近喷射流动进行可视化分析。使用高速摄像机从轴向和垂直于轴的方向能够清晰地观测到空化现象。另一方面,应用三维DES(Detached Eddy Simulation,分离涡模拟)湍流空化模型进行CFD仿真分析来估计空化现象的发生和区域。通过比较在3 MPa和5 MPa压力(300 r/min和600 r/min泵转速)条件下空化的仿真和实验结果,表明CFD仿真与可视化实验有很好的一致性,对于估计空化的范围是非常有用的。进一步得到了24 MPa(2400 r/min泵转速)情况下的空化云图并讨论了气蚀的产生。最后通过使用3个V型槽的配流盘成功地抑制了空化效应。     

基于PumpLinx纯水轴向柱塞泵配流盘卸荷槽结构的仿真分析

以纯水轴向柱塞泵为研究对象,在同时考虑配流盘间隙和柱塞间隙的基础上,利用流体仿真分析软件PumpLinx,采用动网格技术并建立空化模型,研究配流盘减振结构对流量特性和压力脉动的影响。通过仿真分析U型槽、三角槽、孔槽结合和无阻尼槽四种不同的减振方案在配流过程中的压力脉动和流量脉动,进而比较得出最佳的高压卸荷槽结构。仿真结果表明,采用U型槽结构的配流盘在预升压过程中优于其他三种结构,且其出口的流量更加平稳,脉动率更小。     

水压柱塞泵关键结构参数对泵内空化的影响

针对水压柱塞泵由于空化引起的噪声、振动以及元件的腐蚀等问题,基于全空化模型与k-ε湍流模型,分析了柱塞腔在不同位置的气相体积分数的分布以及该分布产生的机理、卸荷槽处产生空化的机理,得到了不同斜盘倾角下柱塞腔和配流盘吸水口处气相体积分数随转角变化的特性曲线,以及一级卸荷槽深度与其气相体积分数和柱塞腔压力脉动率的关系。数值计算结果表明：空化主要发生在位于吸水区域的柱塞腔;与配流盘吸水口接触瞬时的柱塞腔的气相体积分数最高;减小斜盘倾角可以减小柱塞腔和配流盘吸水口的气相体积分数与持续时间;增大一级卸荷槽深度可以减小卸荷槽处空化程度,但会增大柱塞腔的压力尖峰和压力脉动率。     

一种轴向柱塞泵增速设计及特性分析

在自吸状态下,转速对液压泵吸油口处压力值有较大影响,吸油口处压力值的限定范围制约了液压泵转速的提升空间。为研究不同吸入口压力对轴向柱塞泵的影响情况,建立了斜盘式轴向柱塞泵流体域模型,分析得出在不同入口压力条件下泵的空化等情况。针对斜盘式轴向柱塞泵在低吸入口压力条件下使用所出现的空化等问题,提出一种采用离心泵为轴向柱塞泵进行吸油口压力补偿的集成式结构,根据使用需求设计离心泵叶轮及蜗壳,并将蜗壳集成于柱塞泵后盖。建立离心泵整体结构仿真模型,分析不同入口压力条件下离心泵出口的流动状态。最后结合试验数据得出,离心泵提高了轴向柱塞泵的吸入口压力,减少了泵内空化现象发生,进一步提高了轴向柱塞泵的使用转速。     

配流盘三角形节流槽抗空化结构改进研究

轴向柱塞泵配流盘三角形节流槽主要是减小柱塞腔及泵出口压力的波动.由于节流槽过流面积小,且槽两端压差大,流体高速流过节流槽的同时压力急剧减小,从而产生空化.为减小配流盘三角形节流槽的空化,提出对配流盘三角形节流槽抗空化的结构改进方案:预卸压阶段,在不改变节流槽通流面积的条件下,减小三角形节流槽倾角可提高其空化抑制性;预升...     

基于配流盘表面形貌的柱塞泵空化现象研究

针对轴向柱塞泵配流副内的空化现象,建立了考虑配流盘表面形貌的柱塞泵配流副空化模型,分析了压力、转速和配流盘表面形貌对轴向柱塞泵配流副内空化现象的影响。首先,由于机加工零部件表面具备分形特征,采用了分形理论模拟配流盘表面形貌,在此基础上建立了轴向柱塞泵配流副空化模型;然后,采用有限差分法和松弛迭代法求解了数学模型,得到了符合精度要求的数值解,从而得出了配流副油膜压力分布特征,在此基础上分析了配流盘表面容易发生空化的位置;最后,通过改变配流副的压力、转速和分形参数,得到了不同的压力、缸体转速和表面形貌对配流副空化现象的影响。研究结果表明：配流盘表面易在高压和低压的过渡区域发生局部空化,当配流副排油腔压力达到30 MPa,且配流盘表面较粗糙时,配流盘局部气体体积分数达到92%左右;采用提高配流盘表面的加工精度,降低其表面粗糙度的方法,可以降低配流盘表面产生空化现象的严重程度。     

不同卸荷槽影响下外啮合齿轮泵空化特性

为改善外啮合齿轮泵在开式液压系统中空化严重的问题,对齿轮泵空化现象发生的过程及解决齿轮泵空化现象的措施进行了研究。通过分析泵内油液的流动状况得出了导致泵空化现象发生的原因;根据空化原因提出了运用矩形卸荷槽、渐开线型卸荷槽、异型卸荷槽降低齿轮泵空化现象的措施,并运用数值仿真进行了对比分析;最后分析了3种卸荷槽的卸荷作用下泵的困油现象及容积效率。结果表明:吸油腔内的高速旋流和吸空现象与齿轮泵空化现象的发生有很大关系;齿轮处于不同啮合状态时泵的空化强度和空化范围不同;增加卸荷槽是降低齿轮泵空化现象的有效措施,不同类型卸荷槽对空化现象的影响程度不同; 3种卸荷槽的卸荷能力及其作用下泵容积效率有一定的差异。本研究为解决齿轮泵空化现象及卸荷槽外形的选择提供了一种新的参考。     

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和不足进行说明;并预测今后空化的研究方向和发展趋势。     

轴向柱塞泵降噪分析与研究

轴向柱塞泵在某平地机装机试用过程中出现啸叫的现象,通过原型泵和故障泵噪声对比测试分析,判断柱塞泵噪声异常是由于配流盘过渡区采用小孔阻尼引起的。根据对配流盘的计算分析、CFD仿真,认为配流盘过渡区小孔阻尼结构会导致柱塞腔较大的压力冲击,从而产生较大的流体噪声。将配流盘过渡区小孔结构改进为三角槽结构后,降噪效果得到显著的改善。     

配流盘对轴向柱塞泵声振特性的影响

通过振动和噪声测试试验台,在两种不同的试验工况下,分别对轴向柱塞泵的表面振动速度和声压级进行了测试。使用傅里叶变换对测试数据进行处理,分析了不同试验工况下轴向柱塞泵的声振特性,探讨了振动速度和声压级之间的对应关系。然后对比了两种配流盘结构对声振特性的影响,给出了阻尼孔以及三角槽结构的配流盘的适用范围和各自的优势,为不同工况下轴向柱塞泵配流盘结构的选择提供了一定的参考。     

斜盘轴向柱塞泵配流副流固耦合润滑机理研究

当斜盘轴向柱塞泵处于高压工况时，其配流盘会产生翘曲变形。基于弹性流体动力润滑理论，建立斜盘轴向柱塞泵配流副流固耦合模型，求解配流副润滑控制方程，分析了斜盘轴向柱塞泵缸体转速、缸体倾角、液压油黏度、配流副油膜厚度、配流副密封带宽度等工况与结构参数对其配流盘发生翘曲变形的影响。研究显示：斜盘轴向柱塞泵配流盘变形云图以腰形槽中心连线为轴线呈现一定的对称分布；配流盘高压侧外密封带区域变形最大，配流盘低压侧外密封带区域变形最小；在相同工况下，配流盘的材料与结构影响配流副油膜厚度与形状。     

考虑黏-温特性对柱塞泵空化射流的影响

黏度是液压油的基本属性之一,其值对温度变化非常敏感,而温度又是影响油液发生空化的直接因素之一,因此为研究油液的实时黏-温特性对轴向柱塞泵空化效应的影响,利用流体仿真分析软件PumpLinx建立了包括湍流模型、全空化模型等条件在内的轴向柱塞泵动态CFD模型;并在考虑配流副间隙、柱塞副间隙和滑靴副间隙基础上,通过分析对比黏度恒定和实时黏-温变化两种条件下柱塞泵温度场、速度场和气体体积分数等因素,分析了黏-温特性对轴向柱塞泵内空化效应的实时影响。结果表明:与黏度为定值相比,在实时黏-温条件下柱塞泵空化效应更加剧烈,研究过程中所建立的仿真模型为后续的优化设计提供了一定的指导。     

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。     

高压轴向柱塞泵配流空蚀特性的评价

分析高轴向柱塞泵的空蚀特性,提出了一种评价空蚀特性的方法,并将其用于泵的实际设计。针对实验中轴向柱塞泵出现的空蚀破坏,对轴向柱塞泵配流过程进行计算流体动力学(CFD,computational fluid dynam ics)解析,得到了配流盘不同位置的速度分布和压力、速度随缸体转角的变化曲线;得出轴向柱塞泵空蚀破坏的机理———空蚀破坏不仅取决于减压槽附近的速度和压力大小,还取决于速度的方向;并且指出如果减压槽处的射流角大小在30°~65°范围内高压轴向柱塞泵就不容易产生空蚀破坏的问题。应用该方法对配流盘进行改进后,从空蚀破坏方面讲,泵的寿命延长到了原来的4倍多。