柱塞泵配流副瞬态流场数值模拟与可视化试验研究

发布时间：2017-10-17 09:42

  本文关键词：柱塞泵配流副瞬态流场数值模拟与可视化试验研究

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【摘要】：液压系统振动是影响液压系统可靠性的关键因素之一,而液压泵又是液压系统振动的主要来源。目前应用最为广泛的轴向柱塞泵,其泵口产生的流量脉动和压力脉动是液压系统管路振动和流体噪声的主要原因。轴向柱塞泵内部漩涡的不稳定存在,导致流场内产生不规则脉动,成为柱塞泵能量损耗影响因素之一。因此,轴向柱塞泵内部流场结构和流动机理的分析是研究柱塞泵源的流量脉动成因与噪声发生机理一个有效手段,对柱塞泵的减振降噪有着重要意义。本文以轴向柱塞泵为研究对象,采用数值模拟与可视化试验相结合的方法,研究了以下几个方面的内容:(1)分析轴向柱塞泵结构特征、柱塞运动规律,根据相似理论中的雷诺准则对数值仿真和PIV试验模型进行相似计算,得出单柱塞-配流盘仿真和试验模型的尺寸与工况参数。(2)单柱塞配流过程数值模拟分析。建立单柱塞-配流盘三维流场机理模型,利用UDF加载边界条件,对不同入口流速和柱塞不同移动速度的配流流场进行动态仿真,得到瞬态流场分布情况,重点分析漩涡结构、尺寸、强度和局部压力损失等参数对瞬态流场的影响规律。(3)单柱塞配流过程PIV可视化试验测试。基于单柱塞-配流盘滑块机理模型,设计并搭建单柱塞-配流盘动态配流特性PIV测试试验台。针对不同入口流速和柱塞不同移动速度的工况分别进行瞬态流场试验,为数学模型和流场仿真结果提供试验依据。(4)轴向柱塞泵整泵流场特性分析。建立整泵三维流场模型,利用动网格技术实现住塞往复和旋转的复杂运动。考虑油液可压缩性分析整泵流场,得到不同负载压力和不同泵转速下柱塞倒灌、泵口流量脉动以及压力脉动规律。
【关键词】：轴向柱塞泵 配流特性 可视化试验 流量脉动 压力脉动
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH137.51
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题来源与研究意义10-11
• 1.2 CFD 技术在柱塞泵流场特性研究中的国内外现状11-13
• 1.2.1 国外研究现状分析11-12
• 1.2.2 国内研究现状分析12-13
• 1.3 PIV可视化技术在泵流场测试中的应用13-14
• 1.4 本文主要研究内容14-16
• 第2章 轴向柱塞泵流场动态数值模拟与试验模型相似计算16-24
• 2.1 轴向柱塞泵内部流动的数学模型及数值求解16-19
• 2.1.1 流动控制方程16-17
• 2.1.2 湍流数值模拟方法及模型17-18
• 2.1.3 湍流模型的选择18-19
• 2.2 单柱塞配流理论分析与相似计算19-23
• 2.2.1 单柱塞运动分析19-20
• 2.2.2 相似理论与相似计算20-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第3章 单柱塞-配流盘动态流场特性数值仿真分析24-42
• 3.1 单柱塞-配流盘物理模型与网格划分24-25
• 3.1.1 物理建模与网格划分24-25
• 3.1.2 移动网格技术25
• 3.2 非定常流动的边界条件设定25-29
• 3.2.1 柱塞运动对过流面积的影响25-28
• 3.2.2 边界条件设定28-29
• 3.3 数值计算结果与分析29-41
• 3.3.1 不同入口速度下动态流场仿真结果分析29-36
• 3.3.2 柱塞不同移动速度时动态流场仿真结果分析36-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 单柱塞-配流盘动态流场可视化试验研究42-57
• 4.1 试验系统42-45
• 4.1.1 单柱塞-配流盘动态流场PIV测试试验台42-44
• 4.1.2 试验模型与测试系统元件44-45
• 4.2 实验方案45-49
• 4.2.1 实验步骤45-46
• 4.2.2 PIV试验系统及原理46-48
• 4.2.3 Lab VIEW程序设计48-49
• 4.3 试验结果与分析49-56
• 4.3.1 不同入口速度下的动态流场特性分析49-52
• 4.3.2 柱塞不同移动速度时的动态流场特性分析52-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第5章 轴向柱塞泵整泵流场特性和流量脉动特性仿真分析57-75
• 5.1 轴向柱塞泵流量脉动理论分析57-58
• 5.1.1 柱塞泵的理论流量57
• 5.1.1 柱塞泵的瞬时流量57-58
• 5.2 轴向柱塞泵配流过程建模分析58-61
• 5.2.1 物理模型58-59
• 5.2.2 网格模型划分59-61
• 5.3 非定常流动仿真边界条件和参数设置61-62
• 5.3.1 边界条件设定61-62
• 5.3.2 其他参数设置62
• 5.4 柱塞泵流场特性数值仿真分析62-66
• 5.5 不同工况对轴向柱塞泵性能影响分析66-73
• 5.5.1 流量倒灌66-69
• 5.5.2 不同工况对流量脉动影响分析69-71
• 5.5.3 不同工况对泵口压力脉动影响分析71-73
• 5.6 本章小结73-75
• 结论75-77
• 参考文献77-81
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务81-82
• 致谢82-83
• 作者简介83

【参考文献】

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本文编号：1048126