配流副润滑特性直接影响柱塞泵的使用性能及工作特性,而油膜承载力是衡量润滑特性的重要指标,为此开展轴向柱塞泵配流副油膜承载力的研究。首先根据柱坐标下雷诺方程(Reynolds)推导配流副楔形油膜压力场模型,其次建立配流副稳态计算模型,借助CFD流场仿真软件分析油膜承载力对配流副润滑特性的重要影响。对比理论模型与仿真结果,验证理论模型的正确性,为轴向柱塞泵的性能优化奠定基础。

为研究变深下液-固-气三相复合作用时油液介质等效刚度特性,建立变深下含气量模型并分析其变化规律,获得浅（0~830 m）、中（830~2 000 m）、深（2 000~7 000 m）海层下油液介质变刚度模型。对模型计算结果进行误差分析,得到其最大误差分别为1.74%、1.92%,验证了模型的合理性。综合上述模型,建立以水深为变量的油液介质变刚度模型,以Tellus VG 32液压油为例,分析各海层下介质等效刚度的变化规律。结果表明：各海层下介质等效刚度分别以1.997、0.119 9、0.043 7 MPa/m的速度变化,即呈急剧增加、缓慢增加、渐进增加的变化规律;在浅水层下环境压力对油液介质等效刚度起主导作用,在中水层下海水温度对油液等效刚度的影响增强,但总体上环境压力的影响仍大于海水温度,在深水层下,两者变化对油液等效刚度影响甚微。

因变量泵具有良好的节能和高精度控制特性,成为深海探测中重要的液压动力源。现有深海液压源多借助高压模拟舱内反复试验来定型,存在耗时多、研制成本高等问题。提出一种深水环境适应性变量泵,采用环境自适应性检测方法和控制原理以满足深海工况要求。基于变深环境和油液介质模型,分析了该泵的控制特性及稳定性。结果表明,泵的相对出油压力和输出流量与各自的输入控制信号成比例关系,并不受水深环境的影响,同时指出控制系统的幅值裕度和相位裕度随水深增加而增加,且浅深下0~1000m更为显著。高压模拟舱下的测试结果与前述理论分析结果相吻合。

为预测深水环境下压力、温度及油膜分布等变参数对柱塞泵使用性能及工作寿命的影响规律,建立深水环境工况模型,基于雷诺(Reynolds)方程求解配流副稳态油膜控制方程,采用CFD方法仿真分析工作参数、水深环境参数等变化时油膜压力场、温度场变化规律。结果表明:当工作水深从海平面增加至7000m时,排油腔高压油块A、上死点B及吸油腔低压油块C3点处的轴向压力不断增大,油膜呈现楔形分布,而温度场分布在海平面至1000m处温度急剧下降,之后降幅减小。随着水深的增加油膜受到的压力增大,温度减小,进而导致稳定性下降。指出变深环境对配流副油膜压力场、温度场影响显著,为深水环境下柱塞泵配流副的流场特性分析及性能优化打下基础。