往复柱塞泵转套式配流系统性能仿真与结构优化研究

发布时间：2017-07-15 16:27

  本文关键词：往复柱塞泵转套式配流系统性能仿真与结构优化研究

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【摘要】：往复柱塞泵采用单向阀或电磁阀进行配流,配流系统结构松散、体积大、噪声大、节流损失大,且容积效率易受工作频率影响,很难实现高频、高效、大流量配流。往复柱塞泵转套式配流系统克服了传统阀式配流系统的弊端,通过合理匹配传动销和转套凸轮槽将柱塞的往复运动与转套的单向运动有机耦合,并借助转套系统进行周向配流,具有零部件少、结构紧凑、节流损失小和配流无滞后等特点。首先论述往复柱塞泵转套式配流系统的结构和工作原理,在此基础上确定配流系统的设计参数,并完成实体模型构建,分析其运动学及动力学特性。计算结果得到标定工况下转套最大角速度为17.56rad/s,最大角加速度为31.58rad/s2;传动销最大速度为0.03m/s,最大加速度为0.74m/s2,承受的最大剪切应力为2284.51N,抗剪强度满足设计要求。针对往复柱塞泵转套式配流系统的流量特性,利用流体分析软件Fluent进行仿真分析。首先分析计算往复柱塞泵内各个流体域的流动状态,得到了往复柱塞泵内层流流动状态的结论。基于流体流动的质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程、流体状态方程和粘性方程建立往复柱塞泵结构的流体模型。利用动网格和滑移网格技术对往复柱塞泵工作过程的瞬态模型进行非定常求解。仿真计算得到往复柱塞泵内流场的压力分布及速度分布,进油口流量脉动和出油口流量脉动,进而对往复柱塞泵泵腔内的压力冲击、震荡和流量倒灌现象进行了分析研究。在上述仿真研究的基础上,对往复柱塞泵转套式配流系统进出油口位置和内径大小,以及进油腔中心角和排油腔中心角两方面进行优化设计研究,对往复柱塞泵稳定运行、流量倒灌和压力冲击改善提供了参考。
【关键词】：往复柱塞泵 转套 仿真分析 CFD 流量脉动
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH137.51
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-6
• 第一章 绪论6-14
• 1.1 研究背景及意义6-7
• 1.2 研究现状7-11
• 1.2.1 往复柱塞泵结构与工作原理7-10
• 1.2.2 往复柱塞泵设计仿真10-11
• 1.3 研究内容11-14
• 第二章 往复柱塞泵转套式配流系统结构原理及设计分析14-26
• 2.1 往复柱塞泵转套式配流系统结构及工作原理14-16
• 2.2 结构设计分析16-21
• 2.3 配流方式分析21-22
• 2.4 实例设计过程22-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 往复柱塞泵转套式配流系统运动学与动力学分析26-42
• 3.1 往复柱塞泵转套式配流系统运动学分析26-35
• 3.1.1 动力系统运动分析26-28
• 3.1.2 转套运动分析28-33
• 3.1.3 传动销运动学分析33-35
• 3.2 往复柱塞泵转套式配流系统动力学分析35-39
• 3.2.1 动力系统及柱塞受力分析35-37
• 3.2.2 转套受力分析37
• 3.2.3 传动销及压紧弹簧受力分析37-39
• 3.3 传动销强度校核39-40
• 3.4 压紧弹簧参数确定40-41
• 3.5 弹簧振子模型分析41
• 3.6 本章小结41-42
• 第四章 往复柱塞泵转套式配流系统工作过程数值模拟42-60
• 4.1 配流过程的数学模型和物理模型42-51
• 4.1.1 流体流动的基本控制方程42-45
• 4.1.2 过流面积理论模型45-48
• 4.1.3 配流过程流场流态判断48-50
• 4.1.4 几何和物理模型50-51
• 4.2 配流过程的关键问题51-52
• 4.2.1 问题假设51
• 4.2.2 用户自定义函数(UDF)51-52
• 4.3 建立往复柱塞泵的计算模型52-55
• 4.3.1 模型特点52-53
• 4.3.2 模型网格划分53-54
• 4.3.3 边界条件54-55
• 4.3.4 初始化55
• 4.4 往复柱塞泵内流场分布55-57
• 4.4.1 压力分布55-56
• 4.4.2 速度分布56-57
• 4.5 往复柱塞泵工作过程中流量倒灌57
• 4.6 往复柱塞泵工作过程中泵腔压力冲击57-58
• 4.7 本章小结58-60
• 第五章 往复柱塞泵转套式配流系统结构优化研究60-64
• 5.1 改变进出油口结构60-62
• 5.1.1 不同进出油口位置60-61
• 5.1.2 不同进出油口内径61-62
• 5.2 改变进油腔和排油腔中心角62-63
• 5.3 本章小结63-64
• 第六章 结论与展望64-66
• 6.1 全文结论64-65
• 6.2 研究展望65-66
• 参考文献66-69
• 攻读学位期间的研究成果69-70
• 致谢70-71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：544769