针对一体化电动液压动力单元内气泡流动现象进行气泡流动观测试验,利用Fluent中的欧拉—欧拉多相流模型对其进行气液两相流三维数值计算。基于气泡流场解析结果和气液两相流的流动特性,提出了两种实现气泡快速分离的方案。研究发现气泡在液压电机泵壳体的外表面及上端吸油口腔体的内表面分布较多,气泡在主轴的外表面汇集。在油液流入油箱前,通过改变油液的流态形成旋转流或紊态流、延长流动路径,可以实现气泡从油液中快速分离的目的。

利用Fluent中的欧拉-欧拉多相流模型,对一种液压油箱内部流场进行气液两相流三维数值计算,验证了气泡在油液中上浮的时间随其直径的增大而缩短的变化规律,对比分析了有无隔板以及隔板位置不同时,油液中不同直径气泡的分离特点。结果表明：隔板对直径为0.3~1.0mm的气泡分离影响明显,通过隔板延长油液流动距离,有利于气泡的上浮分离;直径为1~2mm的气泡,本身上浮时间比较短,几乎完全可以从油液中分离,隔板对大气泡分离影响很小。

为了进一步减小液压电机泵样机的质量,通过采用轻质材料以及合理减小结构尺寸的方法对液压电机泵壳体进行了轻量化设计,应用ANSYS软件对轻量化壳体的强度、刚度进行了分析,同时校核了钢铝连接中的螺栓强度。研究发现,液压电机泵壳体有较大的改进空间,采用6061铝合金材料及结构尺寸优化后,壳体能够满足强度、刚度的要求,且质量减小了70.1%,可见液压电机泵基于壳体的轻量化设计具有明显的效果。

球面缝隙流动常见于多种机械结构,如柱塞泵中的球面配流副、球铰副等,然而针对球面副半径不等及存在偏心的缝隙流动特性研究较少。针对2个半径不相等的球面元件形成球面缝隙且其球心存在一定偏心时,根据球坐标系下的N-S方程对其缝隙中流体的速度分布、压力分布、泄漏流量及流体的承载量进行了分析,得到了相应的解析表达式,依此可知,半径相等且球心存在一定偏心时球面缝隙中流体的相关解析表达式;同时,得到了仅与球面缝隙流动自身结构有关的球面支撑泄漏系数和球面支撑承载系数,进一步为形成球面缝隙的机械结构(如柱塞泵中的球面配流副、球铰副等)相关设计提供理论参考;最后以柱塞泵中球铰副形成的球面缝隙为例,对其缝隙中流体的压力分布、速度分布等参数进行了分析。

为保证气隙非浸油式电机叶片泵中主泵在高转速下吸油充足,针对孔板离心泵输出液流在主泵配流窗孔外侧与内侧压差大、旋转液流向主泵配流时流动阻力大的问题,提出了在主泵配流窗孔增设平衡槽和导流槽的结构。流场计算表明：平衡槽将外侧的引油窗孔与内侧的辅助窗孔沟通,控制两窗孔出口的压力差为一较小的定值;导流槽避免了旋转液流在引油窗孔中产生旋涡及其流动阻力,显著地增大了引油窗孔的入口流量,窗孔出口的静压随导流槽包角增大而增大,当导流槽包角大于80°时,引油窗孔出口静压提升了10%,辅助窗孔出口静压相应提升了15.4%。该研究为电机泵的主泵配流设计提供了参考。

针对液压油箱内气泡流动的现象,搭建气泡流动可视化试验系统,观察回油管出口附近气泡的流入和液压泵吸油管处气泡的吸入过程,获得气泡分布规律.利用Fluent中的欧拉-欧拉多相流模型,对液压油箱内流场进行气液两相流三维数值计算.基于气泡流动可视化试验结果和气液两相流的流动特性,提出两种实现气泡快速分离的方案.研究表明：系统回油管中油液携带直径大小不同的气泡进入到油箱内,快速弥散于整个油箱油液中;较大气泡能够快速上浮、逸出液面,直径较小的气泡随液流被液压泵吸入;在油液流入油箱前,通过改变油液的流态,形成旋转流或紊态流,可以使气泡从油液中快速分离.

液压电机泵主要是由电动机、孔板离心泵及主泵（高压叶片泵）集成为一体的新型液压动力单元,在主泵吸油腔前端设置孔板离心泵是利用其增压作用提高主泵进口压力,保证主泵充分吸油.建立液压电机泵中孔板离心泵的内部流场模型,进行不同转速条件下的流场仿真计算,分析转速对液压电机泵中孔板离心泵增压作用的影响.研究表明：孔板离心泵出口总压随着转速的上升不断增大,孔板离心泵出口（主泵吸油腔进口）总压最大值可以表征孔板离心泵对主泵的补油效果,当转速高于1 000 r/min以后,总压最大值快速升高并呈线性增加趋势,当转速上升至2 000 r/min时,总压最大值相对增大15.5倍.

针对所研制的电机叶片泵样机，建立了样机性能测试系统。通过测量样机的输出流量、转速等性能参数，获得了样机的转速、效率随出口压力的变化特性。运用理论分析和数值计算对试验结果进行了分析，得出电机叶片泵样机的浸油负载和电机鼠笼转子电阻是影响样机效率的主要因素。优化鼠笼转子材料和结构，可显著提高电机叶片泵转速和效率，在最高工作压力22MPa时，转速提高90r／min，可达1472r／min；效率提高2．4％，最大可达47％。对完善电机叶片泵基础理论，以及静音、高效液压电机泵的研制有重要的指导意义。

利用欧拉-欧拉多相流模型,针对液压油箱中液压油掺混气泡进行气液两相流数值模拟仿真,对比分析在不同液压油动力粘度与不同气泡直径条件下气泡在液压油箱内的流动与分布规律。研究表明:气泡直径一定,随着油液动力粘度的增大,掺混在油液中的气泡上浮逸出的速度越慢;油液动力粘度一定,随着气泡直径的增大,直径较大的气泡快速上浮逸出,直径0.25~1mm的气泡上浮逸出速度变慢,进入液压系统参与工作,造成不利影响;并在此基础上对油箱结构进行优化改进,通过设置隔板,延长油液在油箱中的流动距离与时间,有利于掺混在油液中的气泡上浮逸出。

液压电机泵利用油流在壳体内的流动带走工作过程中产生的热量由此会增加主泵吸油阻力影响主泵充分吸油.研制出的液压电机泵通过在主泵前设置孔板离心泵以解决此矛盾通过对液压电机泵与同规格电机液压泵组的试验结果进行对比分析同时结合不同转速下液压电机泵内吸油流场的仿真计算结果获得转速对主泵吸油流场的影响规律.研究发现孔板离心泵可以明显促进主泵充分吸油孔板离心泵出口（主泵吸油腔进口）总压最大值随其转速升高呈近似线性增加的趋势与电动机液压泵组相比电机泵容积效率高1.25％左右.当孔板离心泵转速低于1 395 r/min后会对主泵吸油产生不利影响当输出压力升高至22 MPa时液压电机泵容积效率相对降低2.7％.总结给出增压效应的确切含义.