水齿轮泵空化机理及影响因素研究

发布时间：2020-07-04 04:20

【摘要】：水齿轮泵在水压回路中是重要的动力元件之一,其结构简单、卫生环保、维护方便,在食品加工、医疗工业有很好的应用价值。但水齿轮泵因普遍存在空化,使水中存在大量的空泡,当空泡溃灭时导致边壁持续地受到冲击力,会产生材料断裂或疲劳破坏的汽蚀现象,在轮齿表面和内腔边壁处出现点蚀。因此,研究水齿轮泵空化机理及影响因素有重要的理论和工程应用价值。本文在建立流体质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程基础上,建立了全空化模型;通过C语言编写UDF程序和预规划动网格更新方法建立动网格模型;考虑空化流模拟计算的精确度,建立两方程模型可实现的湍流模型;并给出齿轮泵进口腔压力与管路压力损失的计算方法。为水齿轮泵空化数值模拟提供理论依据。以CB-B25型齿轮泵为对象,建立几何模型,采用结构化和非结构化网格划分组合的方式得到混合网格;结合全空化模型,建立水齿轮泵流体域的瞬态数值模拟模型,为数值模拟计算瞬时压力、瞬时气相、瞬时流量提供了条件。为研究水齿轮泵空化机理及影响因素,分别以泵吸水管径、进口段管路中的空化、循环水温和出口负载等因素为变量,进行了空化气含率及水齿轮泵流动特性的瞬态计算数值模拟。得到了上述因素与齿轮泵内的空化效果的关系,及与出口压力或流量波动的关系,为水齿轮泵的空化抑制提供了解决方法。针对上述数值模拟结果,本文以齿轮泵输出压力波动幅度为评定标准,搭建水齿轮泵、压力传感器、节流阀、溢流阀为主要构成部分的实验台。实验台通过更换吸水管径、调节入口节流阀开口面积、控制水箱水温和调节出口溢流阀的方式,采集泵出口压力波动曲线,来验证数值模拟结果的准确性。本文提供了基于全空化模型及动网格模型的数值模拟方法,为水齿轮泵空化抑制提供了依据,对研究水齿轮泵的应用具有重要意义。
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH137.51
【图文】：

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4图 1-1 空泡的空化过程Fig.1-1 Process of cavitation on cavitating bubble某个空泡的溃灭过程，结合图 1-1 发现空泡的初生、

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图 1-2 某个空泡的溃灭过程Fig.1-2 Collapse process of single bubble（4）空化的危害在轮齿或壁面受到连续不断的空化冲击时，轮齿或壁面的表面会出现变材料剥蚀现象，又称为剥蚀或汽蚀[37-41]。气蚀对泵造成的危害是[42]：

【参考文献】