汽車水泵的全三維數(shù)值模擬及性能預測研究.pdf

1、隨著科技的不斷發(fā)展,汽車冷卻水泵作為汽車冷卻系統(tǒng)的重要部件,它的可靠性及適用性越來越受到設計者、制造者和使用者的重視。現(xiàn)代轎車的普遍發(fā)展,以及內(nèi)燃機技術(shù)的普遍應用,更加推動了汽車水泵的發(fā)展。但是,由于人們對水泵內(nèi)復雜的流動規(guī)律認識不全面,我國的泵的設計仍然處于半經(jīng)驗、半理論的發(fā)展期。通常,泵產(chǎn)品的開發(fā)需經(jīng)過從設計到試制到試驗再到改進的過程,需要耗費大量的時間以及人力、物力。在設計完成泵之后,如果能夠準確的預測出水泵的性能,那么將大大簡化

2、泵的設計過程,從而縮短了時間并節(jié)省了資源。
　　目前,國內(nèi)外已經(jīng)對離心泵的性能預測有了相關(guān)的研究。但是,對于汽車水泵,其自身有著體積小、轉(zhuǎn)速大、運行工況寬、效率較低、比轉(zhuǎn)數(shù)較大等特點,它的流動更加復雜,性能更加難以預測,因此有必要對汽車水泵的性能預測進行深入的研究和探討。
　　本文具體的研究內(nèi)容和成果如下:
　　(1)在參考大量文獻的基礎上了解了目前國內(nèi)外離心泵的水力設計及CAD研究現(xiàn)狀,總結(jié)了國內(nèi)外離心泵性能預測的研

3、究進展以及今后的發(fā)展趨勢,介紹了水力損失、流場分析以及神經(jīng)網(wǎng)絡這三種性能預測方法。通過分析比較,選擇了水力損失法進行汽車水泵的性能預測。
　　(2)葉輪是離心泵的核心部件,而離心泵葉輪軸面流道的設計則是進行葉輪設計的關(guān)鍵。結(jié)合現(xiàn)有的優(yōu)秀離心泵水力模型,根據(jù)平均比轉(zhuǎn)數(shù)與流道中線上點的函數(shù)關(guān)系,利用空間自由曲線對流道中線進行擬合。并采用F-L曲線的給定方法,推導了前后蓋板流線的方程,從而實現(xiàn)了離心泵葉輪軸面投影圖的CAD繪型過程。

4、r>　　(3)根據(jù)某企業(yè)汽車水泵產(chǎn)品進行三維造型后,再對模型泵進行全三維粘性數(shù)值模擬。將數(shù)值計算結(jié)果與實驗值進行對比,驗證了數(shù)值計算結(jié)果的可靠性,并得到了各水泵的性能參數(shù)。然后對泵中各部件的水力損失進行了理論分析,并建立了泵各部件的水力損失模型,結(jié)合數(shù)值計算的結(jié)果,回歸分析建立了各部件損失模型中損失系數(shù)和雷諾數(shù)以及比轉(zhuǎn)數(shù)的關(guān)系。同時也提出了減小汽車水泵各部件水力損失的合理性建議。
　　(4)對汽車水泵在不同轉(zhuǎn)速下分別進行了數(shù)值模擬