汽心泵全调节范围特性的数值与试验研究

发布时间：2017-10-05 22:20

  本文关键词：汽心泵全调节范围特性的数值与试验研究

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【摘要】：汽心泵是由离心泵发展而来的一种大流量调节范围燃油泵,其燃油温升低和比质量小等特点适应未来航空发动机的供油需求,国外已将其用于多款高性能发动机。国内对汽心泵全调节范围的供油特性及流动机理还缺乏全面认识,严重影响了汽心泵的研制及应用。本文基于RNG k-?湍流模型与Schnerr-Sauer空化模型对汽心泵进行汽液两相数值模拟,针对径向式直叶片、螺旋型蜗壳的复杂结构,采用块结构化方法划分全流域的计算网格。基于多节流活门开度的数值模拟得到四种典型汽心形态,研究不同进口、出口压力的流量特性和供油效率,并分析了不同汽心形态下出口流量的脉动特性。通过监测供油量对出口负载负阶变的动态响应,探讨了汽心对动态调节性能的影响。为分析汽心泵样机的流量调节比、压头和效率等特性,开展了全调节范围的供油特性试验。结果表明汽心泵工作流量特性和流量调节比基本由节流活门型面决定。汽心对供油量脉动幅值的影响可忽略,不同汽心形态下均能稳定供油。提高汽心泵转速对压头的提升作用明显,但效率随之下降。本文数值方法得到的压头特性与试验数据基本吻合,开展的汽心泵全调节范围特性研究对完善设计方法具有重要意义。
【关键词】：汽心泵 汽液两相 流量特性 汽心 供油脉动 外特性
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V233
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 绪论13-19
• 1.1 燃油汽心泵研究背景与意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-16
• 1.3 汽心泵结构及原理简介16-18
• 1.4 本文主要研究内容18-19
• 第二章 汽心泵数值模拟理论与方法19-29
• 2.1 流体动力学控制方程19-20
• 2.1.1 质量方程19
• 2.1.2 动量方程19-20
• 2.1.3 能量方程20
• 2.2 湍流模拟方法20-25
• 2.2.1 湍流的特征20-21
• 2.2.2 湍流控制方程的计算方法21-23
• 2.2.3 湍流模型23-25
• 2.3 控制方程离散25-26
• 2.3.1 离散化方法25-26
• 2.3.2 有限体积法的基本原理26
• 2.4 空化数值模拟模型26-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第三章 汽心泵全调节范围流量特性及效率分析29-43
• 3.1 物理模型和计算方法29-32
• 3.1.1 物理模型29
• 3.1.2 网格划分29-31
• 3.1.3 计算方法31-32
• 3.2 汽心泵流量特性分析32-36
• 3.2.1 数值方法验证32-33
• 3.2.2 汽心泵流量特性33-35
• 3.2.3 出口负载对流量特性的影响35
• 3.2.4 进口压力对流量特性的影响35-36
• 3.3 汽心泵效率分析36-41
• 3.3.1 不同出口负载的效率分析37-40
• 3.3.2 进口压力对效率影响40-41
• 3.4 本章小结41-43
• 第四章 汽心对供油脉动及动态性能的影响43-53
• 4.1 研究对象43-44
• 4.2 数值方法44
• 4.3 数值结果分析44-51
• 4.3.1 典型汽心形态44-46
• 4.3.2 汽心对供油量脉动特性的影响46-48
• 4.3.3 汽心对动态性能的影响48-51
• 4.4 本章小结51-53
• 第五章 汽心泵特性试验研究53-63
• 5.1 试验系统原理和方法53-54
• 5.2 汽心泵流量调节特性试验分析54-57
• 5.2.1 供油量范围55-56
• 5.2.2 流量调节比56-57
• 5.3 汽心泵外特性试验分析57-62
• 5.3.1 典型工况下外特性57-59
• 5.3.2 转速对外特性影响59-61
• 5.3.3 进口压力对外特性影响61-62
• 5.4 本章小结62-63
• 第六章 总结与展望63-65
• 6.1 总结63-64
• 6.2 展望64-65
• 参考文献65-68
• 致谢68-69
• 攻读硕士学位期间发表论文与研究成果清单69

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