叶片泵流场的数值模拟及性能分析

发布时间：2017-10-08 20:22

  本文关键词：叶片泵流场的数值模拟及性能分析

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【摘要】：叶片泵是为液压系统提供压力油的动力元件，其性能直接影响整个液压系统的效率和稳定性，叶片泵同时也是液压系统噪声的主要来源之一。优化叶片泵的结构设计是提高其性能、降低噪声的一种有效方法。 叶片泵的设计、制造和装配等各个环节都对叶片泵的性能有重要影响。本文在分析双作用叶片泵工作时存在的主要问题的基础上，研究了双作用叶片泵出现磨损、泄漏、输出流量脉动、输出压力脉动、噪声和振动等的主要原因。分析高性能定子内轮廓曲线的设计方法和预压缩曲线的设计方法，同时就减振槽的形状和尺寸对叶片泵输出特性的影响进行了探讨。 本文以双作用叶片泵为研究对象，采用理论分析、仿真分析与实验相结合的研究方法，把计算流体动力学（CFD)应用于双作用叶片泵领域，利用商用流体仿真软件对双作用叶片泵的流体流动情况进行了数值模拟，得到了在不同工况下出口瞬时流量和出口瞬时压力脉动情况。研究表明：叶片泵输出流量的脉动和压力的脉动是由于低压区的闭死容积刚接触高压区时的“高压回流”造成的，高压回流同时也是造成叶片泵产生流体噪声的主要原因。通过采用高次定子过渡曲线和预压缩曲线，叶片泵的输出流量的脉动和压力的脉动明显减小，取得了较为理想的效果。进行了双作用叶片泵基本性能的实验测试，实验数据与仿真数据基本相符，，验证了仿真方法的有效性。利用仿真方法研究了不同叶片数目、转速变化、系统压力、油液弹性模量对叶片泵性能的影响，得到的数据和结论对叶片泵的设计具有一定的指导意义。
【关键词】：叶片泵 数值模拟 性能分析 实验 优化设计
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH137.51
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 第1章 绪论7-15
• 1.1 论文的研究背景和意义7
• 1.2 国内外双作用叶片泵的研究现状7-12
• 1.3 研究的内容及工作12-13
• 1.4 论文章节安排13-14
• 1.5 本章小结14-15
• 第2章 叶片泵的数值模拟15-29
• 2.1 CFD 理论及仿真方法的研究15-22
• 2.1.1 流体动力学控制方程16-17
• 2.1.2 基于有限体积法的控制方程离散17
• 2.1.3 网格及其生成方法17-19
• 2.1.4 流场数值计算的主要方法19-20
• 2.1.5 湍流的数值模拟方法20-21
• 2.1.6 CFD 的求解过程21-22
• 2.2 叶片泵流场的数值模拟22-28
• 2.2.1 PUMPLINX 软件简介22-23
• 2.2.2 双作用叶片泵工作原理简介23-24
• 2.2.3 双作用叶片泵排量的理论计算24-25
• 2.2.4 建立三维流场模型25-26
• 2.2.5 网格划分26
• 2.2.6 计算模型的选择及边界条件设置26-27
• 2.2.7 叶片泵的仿真计算27-28
• 2.3 本章小结28-29
• 第3章 叶片泵性能测试及结果分析29-41
• 3.1 双作用叶片泵的性能试验29-32
• 3.2 仿真结果与实验结果的对比32-34
• 3.3 双作用叶片泵特性分析34-38
• 3.3.1 叶片泵的流量压力的脉动及其原因34-37
• 3.3.2 叶片泵的空化37-38
• 3.4 工况变化对叶片泵性能的影响38-40
• 3.4.1 转速变化对叶片泵空化的影响38-39
• 3.4.2 系统压力对叶片泵性能的影响39
• 3.4.3 油液弹性模量对叶片泵性能的影响39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 定子曲线的设计41-51
• 4.1 高次定子过渡曲线的设计41-50
• 4.1.1 定子过渡曲线的设计41-45
• 4.1.2 预压缩曲线的设计45-50
• 4.2 本章小结50-51
• 第5章 叶片泵的优化设计51-57
• 5.1 叶片泵结构的优化51-56
• 5.1.1 定子曲线优化前后的结果对比51-53
• 5.1.2 减振槽形状的改进优化53-55
• 5.1.3 叶片数目的优选55-56
• 5.2 本章小结56-57
• 第6章 结论57-59
• 参考文献59-62
• 致谢62-63
• 攻读硕士学位期间的研究成果63

【参考文献】

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本文编号：996071