深海油压动力源效率的分析与研究

发布时间：2017-09-11 20:24

  本文关键词：深海油压动力源效率的分析与研究

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【摘要】：随着深海开发的持续发展,深海油压动力源作为深海装备的基础动力装备,变得日益重要,且发展迅速。鉴于深海环境的特殊,以及深海油压动力源与生俱来的高功率密度,在深海开发被广泛应用。液压在经过粗犷式发展后,如今对液压的研究趋向小型化,集约化和高效化,深海油压动力源作为油压动力源,同样带有液压系统的通病——效率问题。随着国家提倡绿色发展,可持续发展的口号,分析研究动力源的效率问题变得更加具有意义。本文以深海油压动力源的效率为研究对象,从深海油压动力源的结构出发,厘清其功率转化与传递路线,并应用相关理论和数值仿真分析其功率损失的重点部位。首先,介绍了深海油压动力源及其效率相关的研究现状。分析深海油压动力的结构组成,得出其功率传递路线,认为效率损失主要存在于深海电机和液压泵两部分。于是对深海电机及液压泵(内外齿轮泵)的效率特性进行了理论分析,其中深海电机区别于普通地面电机最大特征是存在油摩损失,并对11kW直流深海电机的油摩损失进行数值仿真计算。而液压泵的机械损失也主要在于存在油液的粘性摩擦损失。综合可知油液的粘度将是影响深海油压动力源效率的重要因素。其次,结合Solidworks的建模与Pumplinx的数值仿真对深海油压动力源的内啮合齿轮泵进行深海2000m,3000m及4000m的仿真分析。同时作为对比,对相近排量的外啮合齿轮进行相同环境条件下的仿真计算。结果表明DTE21(10#)液压油适用于深海高压低温环境；另外由于外啮合齿轮泵存在困油,其功率损失高于内啮合齿轮泵,表明该环境下内啮合齿轮在效率方面优于外啮合。再次,对深海油压动力源效率优化做探索性研究。仿真分析深海4000m情况下,深海油压动力源液压泵应用地面系统常用DTE25(46#)液压油的情况,结果表明其发热功率损失为约为DTE21(10#)的2.2倍,说明46#不适于4000m深海油压动力源。另外,从液压系统的角度出发,应用AMEsim对比仿真蓄能器在深海油压动力源系统中的节能作用,结果表明：在系统带负载启动时,含蓄能器系统能有效地吸收系统带负载启动时的溢流损失。最后,通过对三个系列深海油压动力源进行效率试验研究,采集数据,结果表明整机的容积效率与液压泵的单机容积效率基本接近,则说明深海油压动力源的集成结构是合理的。
【关键词】：深海 粘度 动力源 效率 负载率
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH137
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-21
• 1.1 引言12
• 1.2 研究意义12-13
• 1.3 国内外研究现状13-20
• 1.3.1 深海油压动力源的简介及研究现状13-18
• 1.3.2 深海油压动力源效率的研究现状18-19
• 1.3.3 充油电机油摩损失的研究现状19-20
• 1.4 主要研究内容20-21
• 第2章 深海油压动力源结构及效率特性21-35
• 2.1 深海油压动力源的结构组成及其功率传递组成21-24
• 2.1.1 深海油压动力源的结构组成21-23
• 2.1.2 深海油压动力源的密封23-24
• 2.1.3 深海油压动力源的功率传递组成24
• 2.2 深海油压动力源的效率特性分析24-34
• 2.2.1 深海电机的效率特性24-25
• 2.2.2 深海电机的油摩损耗分析25-30
• 2.2.3 齿轮泵的效率特性30-34
• 2.3 本章小结34-35
• 第3章 深海环境下液压泵的CFD仿真及计算分析35-47
• 3.1 计算流体力学的概述35-37
• 3.1.1 CFD的定义35-36
• 3.1.2 计算流体力学控制方程36-37
• 3.2 液压泵深海工作环境的分析37-38
• 3.3 齿轮泵的CFD分析38-46
• 3.3.1 模型建立38-39
• 3.3.2 网格划分39-40
• 3.3.3 液压油的选用40
• 3.3.4 仿真计算策略及仿真参数设置40-42
• 3.3.5 计算结果后处理及分析42-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第4章 深海油压动力源效率的优化分析47-55
• 4.1 液压油粘度对效率的影响47-49
• 4.1.1 液压油粘度47
• 4.1.2 液压油粘度对液压系统的影响47
• 4.1.3 不同粘度液压油对功率损失分析47-49
• 4.2 蓄能器对深海油压动力源液压系统效率的影响49-54
• 4.2.1 蓄能器49-50
• 4.2.2 液压系统仿真分析50-54
• 4.3 本章小结54-55
• 第5章 深海油压动力源效率的试验研究55-62
• 5.1 试验系统的工作原理55-56
• 5.2 试验系统的组成及功能56-58
• 5.2.1 试验系统的组成56-57
• 5.2.2 试验系统的功能57-58
• 5.3 试验方案设计58
• 5.4 深海油压动力源的功率传递的计算58-60
• 5.5 试验结果与数据处理分析60
• 5.5.1 试验结果60
• 5.5.2 试验结果的数据处理与分析60
• 5.6 试验误差分析60-61
• 5.6.1 数据测量的误差60-61
• 5.6.2 数据计算及处理的误差61
• 5.7 本章小结61-62
• 结论与展望62-63
• 本文结论62
• 研究展望62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-69
• 攻读硕士学位期间发表的论文69

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本文编号：832887