ATOS柱塞泵配流副瞬態(tài)流場數(shù)值模擬
液壓系統(tǒng)振動是影響液壓系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵因素之一,而液壓泵又是液壓系統(tǒng)振動的主要來源。目前應(yīng)用的軸向ATOS柱塞泵,其泵口產(chǎn)生的流量脈動和壓力脈動是液壓系統(tǒng)管路振動和流體噪聲的主要原因。軸向ATOS柱塞泵內(nèi)部漩渦的不穩(wěn)定存在,導(dǎo)致流場內(nèi)產(chǎn)生不規(guī)則脈動,成為ATOS柱塞泵能量損耗影響因素之一。

ATOS柱塞泵配流副瞬態(tài)流場數(shù)值模擬
因此,軸向ATOS柱塞泵內(nèi)部流場結(jié)構(gòu)和流動機理的分析是研究ATOS柱塞泵源的流量脈動成因與噪聲發(fā)生機理一個有效手段,對ATOS柱塞泵的減振降噪有著重要意義。以軸向ATOS柱塞泵為研究對象,采用數(shù)值模擬與可視化試驗相結(jié)合的方法,以下內(nèi)容:分析軸向ATOS柱塞泵結(jié)構(gòu)特征、柱塞運動規(guī)律,根據(jù)相似理論中的雷諾準則對數(shù)值仿真和PIV試驗?zāi)Ｐ瓦M行相似計算,得出單柱塞-配流盤仿真和試驗?zāi)Ｐ偷某叽缗c工況參數(shù)。單柱塞配流過程數(shù)值模擬分析。建立單柱塞-配流盤三維流場機理模型,利用UDF加載邊界條件,對不同入口流速和柱塞不同移動速度的配流流場進行動態(tài)仿真,得到瞬態(tài)流場分布情況,重點分析漩渦結(jié)構(gòu)、尺寸、強度和局部壓力損失等參數(shù)對瞬態(tài)流場的影響規(guī)律。單柱塞配流過程PIV可視化試驗測試。主要對一種新型的第三類有桿抽油泵—液壓自封ATOS柱塞泵進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計,對制造出的樣機進行了初步的現(xiàn)場應(yīng)用。首先分析了液壓自封ATOS柱塞泵的結(jié)構(gòu)特點和工作原理;利用ANSYS有限元應(yīng)用軟件,建立柱塞結(jié)構(gòu)的幾何模型,為后續(xù)柱塞結(jié)構(gòu)有限元分析和優(yōu)化設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。其次,通過磨損實驗對密封環(huán)的材質(zhì)進行優(yōu)選,實驗結(jié)果表明石墨添加劑增強尼龍符合ATOS柱塞泵的工作需求;在此基礎(chǔ)上通過磨損實驗得出不同外加載荷同密封環(huán)線磨損速率的經(jīng)驗關(guān)系式;推導(dǎo)出泵使用壽命的計算關(guān)系式。然后以泵間隙為幾何約束條件,泵的壽命為目標函數(shù),對ATOS柱塞泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行多元正交數(shù)字試驗設(shè)計,通過有限元計算對ATOS柱塞泵使用壽命的影響因素進行綜合分析。數(shù)字試驗結(jié)果表明:密封環(huán)壁厚對泵使用壽命的影響zui大,彈性伸縮套厚度次之,而柱塞長度的影響不顯著;在*結(jié)構(gòu)參數(shù)配比下泵的使用壽命提高了50%左右。室內(nèi)和現(xiàn)場實驗表明:優(yōu)化后的液壓反饋自封ATOS柱塞泵克服了以往常規(guī)泵存在的摩阻大,壽命短等不足,實現(xiàn)了下行“無”摩阻,上行自封“無”漏失,耐磨環(huán)實現(xiàn)了長壽命的目的,降低了能耗,泵效提高20%左右,符合了國家能源戰(zhàn)略要求。基于單柱塞-配流盤滑塊機理模型,設(shè)計并搭建單柱塞-配流盤動態(tài)配流特性PIV測試試驗臺。針對不同入口流速和柱塞不同移動速度的工況分別進行瞬態(tài)流場試驗,為數(shù)學(xué)模型和流場仿真結(jié)果提供試驗依據(jù)。軸向ATOS柱塞泵整泵流場特性分析。建立整泵三維流場模型,利用動網(wǎng)格技術(shù)實現(xiàn)住塞往復(fù)和旋轉(zhuǎn)的復(fù)雜運動。考慮油液可壓縮性分析整泵流場,得到不同負載壓力和不同泵轉(zhuǎn)速下柱塞倒灌、泵口流量脈動以及壓力脈動規(guī)律。