低噪聲斜盤式軸向柱塞泵CFD仿真.pdf

1、軸向柱塞泵具有著壓力大、功率密度大、容積效率高等優(yōu)勢(shì)，被廣泛的應(yīng)用于各類機(jī)械裝備的液壓系統(tǒng)中，是系統(tǒng)中的重要的動(dòng)力元件。隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，柱塞泵的工作性能和環(huán)保指標(biāo)要求越來(lái)越高，作為柱塞泵三大性能指標(biāo)的噪聲問(wèn)題將日益突出，已成為制約軸向柱塞泵發(fā)展的重要的因素。
　　 本論文根據(jù)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)，建立了幾何模型，分析了柱塞泵噪聲形成機(jī)理及其控制方法，在全面考慮了多種因素影響的情況下，采用CFD方法對(duì)柱塞泵配流過(guò)程非定常流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)

2、值模擬，為今后柱塞泵綜合性能的提高以及工程設(shè)計(jì)提供了研究手段與分析方法。
　　 論文主要研究?jī)?nèi)容為:
　　 根據(jù)給定設(shè)計(jì)參數(shù)建立了軸向柱塞泵的幾何模型，概括說(shuō)明了柱塞泵的工作特點(diǎn)，對(duì)其噪聲形成機(jī)理以及控制方法進(jìn)行了分析，確定流量脈動(dòng)為引起流體噪聲的主要組成分部。
　　 建立了柱塞泵內(nèi)部三維流動(dòng)流場(chǎng)的物理模型，針對(duì)柱塞泵內(nèi)部流體的高速高壓下運(yùn)轉(zhuǎn)的特點(diǎn)，全面考慮了流體的可壓縮性以及粘壓效應(yīng)和粘溫效應(yīng)和柱塞泵內(nèi)部不同區(qū)

3、域流場(chǎng)的流態(tài)情況，使柱塞泵內(nèi)仿真計(jì)算的流體更接近真實(shí)流動(dòng)情況。在上述物理模型和數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，運(yùn)用商用PUMPLINX流體仿真軟件對(duì)其柱塞泵三維瞬態(tài)模型進(jìn)行數(shù)值模擬。
　　 針對(duì)數(shù)值模擬獲得結(jié)果，分析了柱塞泵內(nèi)部產(chǎn)生壓力瞬變、壓力震蕩和壓力沖擊等現(xiàn)象原因。通過(guò)流場(chǎng)可視化，觀察流量倒灌現(xiàn)象以及油膜處壓力分布特點(diǎn)，得到了泵出口流量脈動(dòng)變化情況;同時(shí)從兩個(gè)方面探求了柱塞泵配流過(guò)程出現(xiàn)空化的原因，同時(shí)得到了空化發(fā)生的位置以及氣體體積組

4、分分布情況;理論分析和數(shù)值模擬相吻合進(jìn)一步說(shuō)明了數(shù)值模擬計(jì)算的正確性和可靠性。最后，對(duì)缸體進(jìn)行了受力分析，得到了柱塞泵在配流過(guò)程中缸體所受壓緊力和壓緊力矩的變化情況。
　　 對(duì)以上模擬過(guò)程產(chǎn)生的現(xiàn)象分析得出，流量脈動(dòng)和壓力瞬變是產(chǎn)生流體噪聲的根本原因。根據(jù)這一理論基礎(chǔ)，進(jìn)一步探求了不同配流過(guò)程中三角阻尼槽過(guò)流截面面積、預(yù)升壓（卸壓）區(qū)閉死角參數(shù)下的流量脈動(dòng)情況和壓力瞬變情況，獲得了低噪聲結(jié)構(gòu)優(yōu)化參數(shù)的選擇范圍。在此基礎(chǔ)上對(duì)比說(shuō)明

5、了11柱塞泵比9柱塞泵有著更好的配流特性。最后，將帶有小孔的阻尼槽和不帶小孔的阻尼槽進(jìn)行仿真對(duì)比，發(fā)現(xiàn)帶有小孔的阻尼槽可以有效的緩解脈動(dòng)產(chǎn)生的壓力沖擊，對(duì)降低柱塞泵的流體噪聲有一定作用。
　　 本論文的創(chuàng)新之處在于:在計(jì)算仿真過(guò)程中全面考慮了油液的可壓縮性、粘壓效應(yīng)和粘溫效應(yīng)對(duì)仿真計(jì)算的影響;通過(guò)數(shù)值模擬的方法對(duì)缸體的所受到壓緊力和壓緊力矩進(jìn)行了研究;提出了低噪聲柱塞泵配流關(guān)鍵元結(jié)構(gòu)的優(yōu)化參數(shù)范圍，為以后做二次參數(shù)優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)