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ATOS柱塞泵配流副瞬態(tài)流場(chǎng)數(shù)值模擬
液壓系統(tǒng)振動(dòng)是影響液壓系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵因素之一,而液壓泵又是液壓系統(tǒng)振動(dòng)的主要來(lái)源。目前應(yīng)用的軸向ATOS柱塞泵,其泵口產(chǎn)生的流量脈動(dòng)和壓力脈動(dòng)是液壓系統(tǒng)管路振動(dòng)和流體噪聲的主要原因。軸向ATOS柱塞泵內(nèi)部漩渦的不穩(wěn)定存在,導(dǎo)致流場(chǎng)內(nèi)產(chǎn)生不規(guī)則脈動(dòng),成為ATOS柱塞泵能量損耗影響因素之一。

ATOS柱塞泵配流副瞬態(tài)流場(chǎng)數(shù)值模擬
因此,軸向ATOS柱塞泵內(nèi)部流場(chǎng)結(jié)構(gòu)和流動(dòng)機(jī)理的分析是研究ATOS柱塞泵源的流量脈動(dòng)成因與噪聲發(fā)生機(jī)理一個(gè)有效手段,對(duì)ATOS柱塞泵的減振降噪有著重要意義。以軸向ATOS柱塞泵為研究對(duì)象,采用數(shù)值模擬與可視化試驗(yàn)相結(jié)合的方法,以下內(nèi)容:分析軸向ATOS柱塞泵結(jié)構(gòu)特征、柱塞運(yùn)動(dòng)規(guī)律,根據(jù)相似理論中的雷諾準(zhǔn)則對(duì)數(shù)值仿真和PIV試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行相似計(jì)算,得出單柱塞-配流盤(pán)仿真和試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷某叽缗c工況參數(shù)。單柱塞配流過(guò)程數(shù)值模擬分析。建立單柱塞-配流盤(pán)三維流場(chǎng)機(jī)理模型,利用UDF加載邊界條件,對(duì)不同入口流速和柱塞不同移動(dòng)速度的配流流場(chǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真,得到瞬態(tài)流場(chǎng)分布情況,重點(diǎn)分析漩渦結(jié)構(gòu)、尺寸、強(qiáng)度和局部壓力損失等參數(shù)對(duì)瞬態(tài)流場(chǎng)的影響規(guī)律。單柱塞配流過(guò)程PIV可視化試驗(yàn)測(cè)試。主要對(duì)一種新型的第三類有桿抽油泵—液壓自封ATOS柱塞泵進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì),對(duì)制造出的樣機(jī)進(jìn)行了初步的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。首先分析了液壓自封ATOS柱塞泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理;利用ANSYS有限元應(yīng)用軟件,建立柱塞結(jié)構(gòu)的幾何模型,為后續(xù)柱塞結(jié)構(gòu)有限元分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。其次,通過(guò)磨損實(shí)驗(yàn)對(duì)密封環(huán)的材質(zhì)進(jìn)行優(yōu)選,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明石墨添加劑增強(qiáng)尼龍符合ATOS柱塞泵的工作需求;在此基礎(chǔ)上通過(guò)磨損實(shí)驗(yàn)得出不同外加載荷同密封環(huán)線磨損速率的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式;推導(dǎo)出泵使用壽命的計(jì)算關(guān)系式。然后以泵間隙為幾何約束條件,泵的壽命為目標(biāo)函數(shù),對(duì)ATOS柱塞泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行多元正交數(shù)字試驗(yàn)設(shè)計(jì),通過(guò)有限元計(jì)算對(duì)ATOS柱塞泵使用壽命的影響因素進(jìn)行綜合分析。數(shù)字試驗(yàn)結(jié)果表明:密封環(huán)壁厚對(duì)泵使用壽命的影響zui大,彈性伸縮套厚度次之,而柱塞長(zhǎng)度的影響不顯著;在*結(jié)構(gòu)參數(shù)配比下泵的使用壽命提高了50%左右。室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)表明:優(yōu)化后的液壓反饋?zhàn)苑釧TOS柱塞泵克服了以往常規(guī)泵存在的摩阻大,壽命短等不足,實(shí)現(xiàn)了下行“無(wú)”摩阻,上行自封“無(wú)”漏失,耐磨環(huán)實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)壽命的目的,降低了能耗,泵效提高20%左右,符合了國(guó)家能源戰(zhàn)略要求。基于單柱塞-配流盤(pán)滑塊機(jī)理模型,設(shè)計(jì)并搭建單柱塞-配流盤(pán)動(dòng)態(tài)配流特性PIV測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)。針對(duì)不同入口流速和柱塞不同移動(dòng)速度的工況分別進(jìn)行瞬態(tài)流場(chǎng)試驗(yàn),為數(shù)學(xué)模型和流場(chǎng)仿真結(jié)果提供試驗(yàn)依據(jù)。軸向ATOS柱塞泵整泵流場(chǎng)特性分析。建立整泵三維流場(chǎng)模型,利用動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)實(shí)現(xiàn)住塞往復(fù)和旋轉(zhuǎn)的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)?？紤]油液可壓縮性分析整泵流場(chǎng),得到不同負(fù)載壓力和不同泵轉(zhuǎn)速下柱塞倒灌、泵口流量脈動(dòng)以及壓力脈動(dòng)規(guī)律。