针对某航空燃油离心泵在运行过程中由于空化导致叶片根部发生空蚀破坏的问题,设计了一种叶根圆弧结构形式,研究了其在不同空化数下的空泡分布特性和空泡的非定常变化规律,并分析了燃油泵叶轮流道和隔舌位置的压力脉动特性。研究表明在0.8Qd,1.0Qd,1.2Qd流量工况下,燃油泵临界空化数分别比原方案减小了4.4%,6.0%,1.8%;在相同空化数下,改进方案叶片表面压力载荷有所下降,其中在1.2Qd流量工况下,低压区占比最多下降7%;改进方案叶片根部空泡体积也有所减小,在1.2Qd流量工况下,空泡减少量最多可达51%;燃油泵内部多数监测点的压力脉动幅值下降较大,最高可达38.35%。研究结果显示了叶根圆弧结构可以显著提升燃油泵的空化性能,为高性能燃油泵的优化设计提供了一定的借鉴。

利用fluent软件的mixture(两相混合)模型及RNGκ-ε湍流模型,通过动网格、滑移网格模拟柱塞移动及缸体的转动,UDF(User Defined Function)设置流体的可压缩性,建立水压轴向柱塞泵有限元计算模型。发现柱塞腔的空化程度与m值(柱塞腔直径与缸体腰形孔当量直径的比值)有很大关系,并建立不发生空化mc值的数学模型。经仿真分析发现:m值越小,柱塞腔中空化度越小。斜盘倾角β、缸体角速度ω越大,柱塞腔中不发生空化区域越小。通过研究,合理选择m值,可以减小柱塞腔的空化,减小柱塞泵的振动,提高柱塞泵容积效率,对轴向柱塞泵的设计具有实际意义。

针对某新型软后坐火炮制退机的恒定液压阻力系数无法准确描述制退机性能的问题,基于计算流体力学方法计算了火炮后坐复进不同阶段的液压阻力系数,其中重点考虑了空化效应对液体流动的影响。分别对前冲、后坐及复进阶段,建立了带有中心斜孔的筒内壁沟槽主流等效模型、不带中心斜孔的筒内壁沟槽主流等效模型及筒外壁沟槽主流等效模型。采用Mixture多相流模型与标准k-ε湍流模型,得到了不同沟槽深度及运动速度下液压阻力系数K的值。结果表明,液压阻力系数在前冲阶段为4.2~6.0、在后坐阶段为1.8~2.8、在复进阶段为1.6~2.4;且液压阻力系数随沟槽深度的增大而减小,随速度的增大先减小,达到发生空化的速度后增大。该研究可为某软后坐火炮的反后坐装置设计及试验测试提供支撑。

为减轻调节阀的空化现象,以延长使用寿命,在已有研究所得到的多级降压结构基础上,对多级降压调节阀的阀芯结构进行改进。利用Fluent空化模型对不同阀芯结构下的多级降压调节阀进行数值模拟,分析其在相同压力工况下的流量系数和防空化性能,优选出最佳阀芯结构。结果表明:两种阀芯结构下的多级降压调节阀均符合等百分比流量特性;第2种阀芯结构下的调节阀流通能力更强,且产生空化现象时的临界压差更大,证明第2种多级降压阀芯结构更能改善阀门的空化现象。

主动减震系统以泵控缸为核心动力元件,通过ECU控制单元动态调节来实现车身平衡,其需要具有高响应、低脉动及液压泵转速高等性能。摆线泵因体积小、脉动低、易于实现高速等优点,成为主动减震系统中液压泵的首选。但传统摆线泵在高速运行时,空化噪音大,系统振动加剧,严重影响主动减震系统稳定性。针对主动减震系统摆线泵高速空化这一突出问题,将设计单侧吸油和双侧吸油两种结构摆线泵,验证双侧吸油模型抑制空化的有效性,同时分析不同吸油压力对其空化系数的影响。研究结果表明,摆线泵在高转速下的空化更加明显;高转速、恒定出口压力下,提高进口压力能够明显抑制空化现象;双侧吸油结构相比单侧吸油结构可明显抑制泵空化。最后,对双侧吸油通道的开设位置进行了优化,发现外转子上开设双侧吸油通道更优。

空化现象常发生在液压阀口处,严重影响着液压系统的控制精度,并伴有强烈的振动和噪声。针对液压阀口空化现象,运用可视化的实验方法,研究了油温对空化体积的影响。结果表明,在液压阀口处,当进出口压差一定时,随液压油温度升高,空化体积逐渐增大。当油液温度在30℃到60℃之间时,油温与空化体积近似呈线性关系。

该文主要研究了湍流方程黏度修正函数、流体湍动能、油液流动方向、阀口开启行为对于阀口空化现象的影响以及空化现象对于阀口输出质量流量的影响。该文以滑阀非全周阀口中的K型阀口为研究对象,利用Fluent滑移网格模型、Zwart空化模型和黏度修正函数、湍动能修正函数展开该文的研究。研究结果表明:湍流方程黏度项修正后,阀口近壁面处出现了速度更大、范围更广的回射流,进而改变空泡形状;考虑湍动能在空化现象的影响后,计算域内的空化量会增加;油液流动方向不仅会影响阀口空化的形态,空化发生的位置也会影响阀口输出的质量流量大小;当空化发生在节流槽内部时,空化气体会堵塞阀口降低阀口的有效过流面积,进而影响阀口的输出流量;阀口开度的变化会影响空化发生的位置数量以及强度;由于气液两相的密度差异,空化的不稳定性会影响阀口...

海水泵在吸水过程中,泵内空化现象会直接影响海水泵吸水性能,使容积效率下降。该文针对海水泵内部空化现象,设计了单柱塞海水泵吸水过程可视化实验装置,通过高速摄像系统得到泵内空化流动的图像数据,讨论了在海水泵吸水过程泵内部流道的空化特征,研究了转速对海水泵内部空化现象的影响。结果表明,随着转速的增加,海水泵内空化流动速度加快,空化范围增大,气泡脱落周期变短。

为研究诱导轮叶片表面开缝对高速离心泵空化性能的影响规律,设计叶片开缝系数k为0(叶片未开缝)、6.7%、13.3%、20%和26.7%五种叶片开缝方案。基于RNGk-ε湍流模型和Reyleigh-plesset空化模型对高速离心泵进行全流道三维数值模拟,对比分析了诱导轮截面内流线和压力分布规律、诱导轮内空泡发展过程及离心泵的空化特性曲线。研究结果表明诱导轮叶片入口轮缘处开缝可减小亦或是消除该区域的低压区,且对离心泵的水力性能的影响较小;缝隙可抑制并减小初生空化阶段空泡体积分布;开缝系数k对高速离心泵空化性能的影响存在最优值,该研究中开缝系数k=13.3%时,诱导轮的空化性能表现最优。

空化是轴向柱塞泵中比较普遍的现象,其机理复杂,不易观察和控制。通过对国内外该领域的研究情况进行总结归纳,发现研究该领域主要围绕对轴向柱塞泵柱塞腔内以及配流盘表面的空化现象进行数学建模以及仿真分析,最后实验测试并因此得出抗... 展开更多