针对负载敏感多路阀阀口空化严重的现象,利用Fluent中的多相流模型对多路阀阀芯U+U型组合节流口的空化现象进行仿真分析,通过Solidworks建立具有不同长度C、宽度R、深度b的组合节流口三维模型,将节流口三维模型在Workbench中进行流道抽取,采用Fluent对抽取的流道模型进行模拟仿真,通过对36组数据对比分析,得到了大U型槽的深度、宽度、长度对多路阀阀芯节流口处气体体积分数值的影响规律。

燃油齿轮泵是航空发动机控制系统的核心单元,现阶段我国已掌握燃油齿轮泵自主设计能力,且全面覆盖现有发动机控制系统的基本性能指标,如何进一步提升燃油齿轮泵的寿命及可靠性是行业亟需解决的关键问题。在新一代先进航空发动机中,燃油齿轮泵长期服役在高速、高温、高压、低介质黏度极端工况中,其摩擦副润滑失效以及侧板困油空化极易引发燃油泵故障,是制约航空发动机的安全可靠服役的关键难题。本文归纳了长寿命、高可靠燃油齿轮泵设计亟需解决的关键技术,给出了燃油齿轮泵摩擦副材料、润滑机理建模与测试、困油空化及卸荷槽设计的研究进展,结合燃油齿轮泵实际设计难题和未来技术发展,剖析了上述研究中所面临的挑战及问题,为行业研究人员突破燃油齿轮泵的长寿命、高可靠设计提供了指导方向。

为探明齿轮泵在发动机全包线范围及其结构参数对内流场特性的影响规律,在构建齿轮泵气液两相混合模型和基于气相运输方程的空化模型基础上,基于CFD方法开展了某型航空燃油齿轮泵在发动机工作包线范围对应转速、载荷、温度等工况条件下的内流场特性分析,对比分析了不同模数、齿数、压力角等参数对泵瞬态内流场影响规律。研究结果表明转速增加会加剧空化和困油现象,负载和温度升高有助于抑制泵空化现象,但会降低容积效率;燃油齿轮泵内部流场的空化程度、流量脉动幅度与齿轮模数、齿数、齿与分度圆压力角呈现相关性,模数大有利于提高供油量,齿轮齿数减小可降低泵的体积重量和流量脉动,但会加剧空化程度;增大压力角可提高流量品质,减少齿间泄漏,有助于提高容积效率;而齿宽的增加会造成对轴承造成的负荷增大,易造成困油容积增加带...

空化是影响轴向柱塞泵性能的关键因素,柱塞缸体表面损坏是一种常见的失效形式,但目前成因尚不清晰。建立柱塞泵三维流场仿真模型,设计可观察单个柱塞腔与卸荷槽导通状态下流场特征的实验装置,并采用流体仿真和流场可视化测量的方法揭示了其成因。研究结果表明射流角随卸荷槽开度的增大而增大,并伴随漩涡的产生与消失,射流中心速度大于20 m/s时漩涡产生;柱塞腔与卸荷槽由导通至完全截止的转变过程中,射流角由0°逐渐增大至60°,当射流角由0°向20°变化时,射流方向主要集中于柱塞缸体与配流盘腰型槽接触的表面处,导致柱塞缸体表面和配流盘吸油腰型槽上部产生射流破坏和气蚀破坏;当射流角由20°向60°变化时,射流方向将向配流盘腰型槽内部扩展,导致配流盘破坏区域由上部移向内部。上述研究结果有助于厘清柱塞缸体摩擦表面气蚀成因,为配...

为了研究变深环境下轴向柱塞泵由于空化引起的噪声、振动以及零件腐蚀等问题,根据全空化模型与k-ε标准湍流模型,研究了柱塞腔在不同位置的气相体积分数的分布图以及该分布产生的机理,得到了不同斜盘倾角下柱塞腔和配流盘吸油口处气相体积分数随转角变化的特性曲线,以及不同海水深度下其气相体积分数的关系。数值计算结果表明空化的现象主要发生在位于吸油区域的柱塞腔的内侧;减小柱塞泵的斜盘倾角会导致减小柱塞腔和配流盘吸油口的气相体积分数与持续时间;增大海水深度可以减小柱塞腔和配流盘吸油口的气相体积分数与持续时间。从而奠定了柱塞泵在深水环境下性能优化的基础。

为了研究阀口二级节流特性,分析了U型、V型及其组合形式节流槽的几何特征,并在此基础上简化计算其节流面积,得出以阀口开度X为自变量的节流截面面积比,发现对于U型槽随着阀口开度X的变化其最小节流截面存在着转移现象,而V型槽则不存在.另外引入空化气蚀指数σ,计算以阀口开度为自变量的U型槽和V型槽空化气蚀特性函数并做出了气蚀指数曲线,分析节流槽进出口压力变化时空化气蚀特性的变化并通过试验验证,发现U型槽随着阀口开度的变化空化气蚀剧烈区的位置会发生相应的转移,而V型槽则不发生变化;当U型和V型槽的液流进出口翻转时,其气蚀指数的大小会发生明显的变化.由节流槽刚度计算式推导了U、V型节流槽的刚度理论计算式,并得出了在不同进出口压力差和不同阀口开度下的刚度曲线,研究结果为工程人员设计高性能液压阀提供了一定的理论...

为探究典型工况下单相和两相空化流动的流场及密封特性,对考虑过渡段的低温浮动环密封进行数值仿真,对比分析转子面、密封间隙轴向及周向的压力分布特点,并探究单相和两相流动条件下进口压力、进口温度、转子偏心率以及转子转速对泄漏量、进口损失系数、密封力和偏位角的影响。研究结果表明:同心状态下,单相流和两相流的流场均具有对称性;偏心状态下,单相流在大间隙内的介质压力要低于小间隙,而两相流在密封段出口附近呈现出相反规律,致使大间隙附近的空化程度更低;随进口压力和偏心率的增加以及转速的降低,泄漏量和密封力均增加,且两相流特性值均低于单相流对应值;两相流泄漏量和密封力均随进口温度的降低而增加,而单相流对应值受温度变化的影响不大;单相流偏位角受各个参数变化的影响均很小,密封力方向始终在最小间隙附近位...

针对轴向柱塞泵在工作过程可能出现的空化现象进行研究.目前使用的稳态流体模型在计算流体属性（密度和体积弹性模量）时没有考虑气体演进的动态特征.针对此问题,提出一种动态流体模型,该模型考虑液压油中气体（空气）的动态演进过程,包括气体的产生、消解以及在不同控制体积之间的输运和分布.应用此模型到轴向柱塞泵的压力流量特性仿真中,分析了气体影响泵特性的内在机理.分析结果表明：稳态流体模型会低估空化对泵出口流量和压力的影响,而动态流体模型从本质上揭示了空化时泵出口流量压力脉动的增加以及平均流量的降低是因为气相对流体可压缩性的改变.

针对典型斜盘式轴向柱塞泵工作时出现的空化现象,以某高压柱塞泵为例,建立了柱塞泵配流过程中,气液混合相的连续性控制方程和运动控制方程,推导了基于气液两相流的质量输运控制方程,并对柱塞泵进行了空化流动的数值模拟。仿真结果表明,不同的转速、压差和配流盘结构对柱塞腔内部、配流盘表面以及缸体与配流盘接触处的空化存在影响,且仿真结果与实验检测数据结果是吻合的。

针对泵吸油不足的问题,设计了一种基于射流原理的辅助吸油装置。利用CFD软件建立了柱塞泵加入和不加入吸油装置的三维数值模型。在不同吸油口压力和油液含气量下,对柱塞泵的吸油特性进行了分析。结果表明：入口压力越低或含气量越高,泵内空化现象越严重,导致油液弹性模量越低,使得回冲阶段柱塞腔内的压力升至工作压力所需时间越长,回冲现象越剧烈,泵吸油性能也就越差。加入吸油装置后,油液流经该装置是一个增压过程,会抑制上述现象,提高泵吸油性能。从仿真结果来看,该装置具有较好的补油效果,且泵吸油性能越差,补油效果越好。