高压海水轴向柱塞泵配流盘摩擦副仿生非光滑表面研究

发布时间：2017-06-23 14:03

  本文关键词：高压海水轴向柱塞泵配流盘摩擦副仿生非光滑表面研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高压海水泵中的配流盘作为水压泵关键摩擦副之一,运行在润滑性很差的海水环境中,加之高速、重载的运行工况,极易使配流盘摩擦副因腐蚀、磨损等原因失效,严重影响了高压海水轴向柱塞泵的正常工作和使用寿命。本文提出带有仿生非光滑表面的配流盘形式,使用CFD、试验、FSI不同方法研究其配流水膜的流场状态及减磨减阻效能。在CFD方法中提出了光滑-非光滑交错的分布结构,通过改变不同等分数、凹坑直径、凹坑间距比、凹坑接触角、缸体转速等参数,分析得出不同结构参数下水膜压力场的变化情况、凹坑内速度场的变化情况,以及不同参数对水膜举升力、粘性阻力矩、泄漏量的影响规律,为以后不同结构参数组合的选择提供了指导,同时可以减少一定的实验,节约成本。在实验方法中采用316L-玻璃纤维环氧复合材料为对磨材料,在不同转速下,对比分析光滑表面与非光滑表面在实验前后宏观和微观形貌、表面粗糙度的变化情况,摩擦副之间的摩擦系数、水盒中的海水温升的变化情况等参数指标,综合得出非光滑表面减磨减阻性能,为数值计算提供了实践数据。在FSI方法中对试验模型建立数学模型,动态对比分析光滑组与非光滑组中上试样的运动规律,水膜压强及流动状态随时间变化规律,下试样接触表面的应力随时间变化规律,得出非光滑表面减阻及润滑原理。
【关键词】：仿生非光滑表面 配流盘 水压轴向柱塞泵 计算流体动力学 流固耦合
【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】：TH322
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义10-11
• 1.2 国内外的研究现状11-15
• 1.2.1 国外研究现状11-13
• 1.2.2 国内研究现状13-15
• 1.3 研究难点和需要解决的关键问题15-16
• 1.4 课题来源及主要研究内容16-18
• 1.4.1 课题来源16
• 1.4.2 课题主要研究内容16-18
• 第2章 带仿生非光滑表面的配流盘CFD仿真模型18-24
• 2.1 CFD分析理论基础18-20
• 2.1.1 CFD控制方程18-19
• 2.1.2 CFD数值模拟步骤19-20
• 2.2 带仿生非光滑表面配流盘模型建立20-21
• 2.2.1 几何模型建立20
• 2.2.2 流道模型建立20-21
• 2.3 配流副流道数学模型建立21-23
• 2.3.1 网格划分21-22
• 2.3.2 初始条件和边界条件给定22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 带仿生非光滑表面的配流盘CFD计算结果分析24-52
• 3.1 不同等分数影响24-30
• 3.1.1 对压力场的影响24-27
• 3.1.2 对速度场的影响27-28
• 3.1.3 对升力和粘性阻力矩的影响28-30
• 3.1.4 对泄漏量的影响30
• 3.2 不同凹坑直径影响30-36
• 3.2.1 对压力场的影响30-32
• 3.2.2 对速度场的影响32-33
• 3.2.3 对升力和粘性阻力矩的影响33-35
• 3.2.4 对泄漏量的影响35-36
• 3.3 不同间距比的影响36-40
• 3.3.1 对压力场的影响36-37
• 3.3.2 对速度场的影响37-39
• 3.3.3 对升力和粘性阻力矩的影响39-40
• 3.3.4 对泄漏量的影响40
• 3.4 凹坑接触角的影响40-46
• 3.4.1 对压力场的影响40-42
• 3.4.2 对速度场的影响42-44
• 3.4.3 对升力和粘性阻力矩的影响44-45
• 3.4.4 对泄漏量的影响45-46
• 3.5 缸体转速影响46-50
• 3.5.1 对压力场的影响46-47
• 3.5.2 对速度场的影响47-48
• 3.5.3 对升力和粘性阻力矩的影响48-50
• 3.5.4 对泄漏量的影响50
• 3.6 本章小结50-52
• 第4章 带非光滑表面的配流盘摩擦磨损试验研究52-66
• 4.1 实验设备简介52-54
• 4.1.1 屏显式高温材料端面摩擦磨损试验机52
• 4.1.2 奥林巴斯激光共焦扫描显微镜52-54
• 4.2 实验材料及试样尺寸54
• 4.3 实验方法及步骤54-55
• 4.4 实验结果与讨论55-64
• 4.4.1 不同转速下实验前后表面形貌的比较分析55-59
• 4.4.2 不同转速下实验前后表面粗糙度的比较分析59-60
• 4.4.3 不同转速下摩擦系数的比较分析60-63
• 4.4.4 不同转速下温度变化的比较分析63-64
• 4.5 本章小结64-66
• 第5章 带仿生非光滑表面配流盘FSI仿真分析66-83
• 5.1 显示动力学在流固耦合方面的研究现状66
• 5.2 控制方程66-68
• 5.2.1 流体控制方程66-67
• 5.2.2 弹性体显示积分方程67-68
• 5.3 流固耦合算法68-70
• 5.4 配流盘摩擦副和水膜建模70-72
• 5.4.1 几何模型70-71
• 5.4.2 网格划分71-72
• 5.5 接触算法72
• 5.6 载荷与约束72-73
• 5.6.1 载荷曲线72-73
• 5.6.2 约束73
• 5.7 沙漏控制73-74
• 5.8 FSI计算结果分析74-81
• 5.8.1 上试样运动分析74-76
• 5.8.2 水膜压强随时间变化分析76-79
• 5.8.3 下试样应力随时间变化分析79-81
• 5.9 本章小结81-83
• 结论83-85
• 参考文献85-89
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果89-90
• 致谢90-91
• 作者简介91

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 廖子龙;乌云其其格;;环氧树脂/玻璃纤维复合材料性能研究与应用[J];工程塑料应用;2008年09期

2 ;The Mechanism of Drag Reduction around Bodies of Revolution Using Bionic Non-Smooth Surfaces[J];Journal of Bionics Engineering;2007年02期

3 宋起飞;刘勇兵;周宏;孙娜;任露泉;;激光制备仿生耦合制动毂的摩擦磨损性能[J];吉林大学学报(工学版);2007年05期

4 杨洪秀;左文杰;李亦文;任露泉;;活塞表面仿生非光滑微坑贮油润滑机理的任意拉格朗日-欧拉法有限元模拟[J];吉林大学学报(工学版);2008年03期

5 戴振东;佟金;任露泉;;仿生摩擦学研究及发展[J];科学通报;2006年20期

6 佟金,马云海,任露泉;天然生物材料及其摩擦学[J];摩擦学学报;2001年04期

7 ;Study on design of the regular concave surface profiles[J];Science in China,Ser.A;2001年S1期

8 朱云升;向会伦;朱勇;张谢东;;凝冰条件下沥青路面与轮胎接触摩擦动力响应分析[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2014年01期

9 柴少彪;王铁;武志斐;赵留强;;基于ANSYS/LS-DYNA的鼓式制动器接触仿真分析[J];汽车科技;2010年02期

10 汪家道,陈大融,孔宪梅,及开元;面接触规则凹坑表面流体润滑计算[J];清华大学学报(自然科学版);2001年02期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 杨洪秀;活塞缸套系统仿生非光滑界面摩擦与润滑机理的研究[D];吉林大学;2008年

2 王志强;内曲线式低速大扭矩水液压马达关键技术研究[D];燕山大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 朱林培;轮胎滑水特性仿真分析与研究[D];华南理工大学;2010年

  本文关键词：高压海水轴向柱塞泵配流盘摩擦副仿生非光滑表面研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：475237