本文關(guān)鍵詞：微型旋渦泵性能及壓力脈動特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：旋渦泵因其在小流量、高揚程流體輸送場合的性能優(yōu)勢而在汽車、航空航天、化工和醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。由于旋渦泵內(nèi)流體在葉片內(nèi)的循環(huán)流動,使其具有壓力系數(shù)高的特點,而旋渦運動造成的能量損失又使其效率較低。同時,旋渦泵也和其他流體機械類似地存在葉輪與靜止部件的動靜干涉問題,從而產(chǎn)生流體的壓力脈動,導(dǎo)致裝置振動。對于汽車和航空航天等應(yīng)用領(lǐng)域,振動問題和低效率是旋渦泵設(shè)計應(yīng)用過程亟需解決的關(guān)鍵問題。本文以一種用于汽車發(fā)動機燃油系統(tǒng)的微型旋渦泵為對象,研究其水力性能和壓力脈動特性,以期為發(fā)動機燃油泵的性能提升和減振提供支撐。本文首先對軸向入口型式的微型旋渦泵內(nèi)流模擬模型和非定常模擬模型進行研究和試驗驗證,數(shù)值模擬與試驗結(jié)果取得了較好的一致性,并對數(shù)值模擬結(jié)果與試驗的差異進行了分析。根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果,介質(zhì)粘度增大導(dǎo)致水力效率顯著降低,同樣,懸浮式微型葉輪因軸向受力不平衡導(dǎo)致的軸向位置不居中也明顯增大了圓盤摩擦損失和泄漏損失。而泵內(nèi)壓力脈動幅值幾乎不受燃油介質(zhì)的影響。葉輪軸向懸浮位置不居中會導(dǎo)致壓力脈動幅值改變,并且出口側(cè)的動靜干涉作用強于入口側(cè),因此葉輪懸浮位置遠離出口側(cè)有助于降低脈動幅值。根據(jù)內(nèi)流場分析結(jié)果,發(fā)現(xiàn)軸向入口的微型旋渦泵內(nèi)同時存在縱向旋渦、徑向旋渦和軸向旋渦。其中,由于縱向旋渦促使了泵體流道內(nèi)流體與葉輪流道內(nèi)流體的動量交換是流體增壓的主要原因。發(fā)現(xiàn)流道圓周位置的壓力脈動幅值較小,而在阻隔面附近的壓力脈動峰值突增,表明動靜干涉是產(chǎn)生葉片壓力脈動峰值的主要原因。分析了泵體流道不同截面大小對泵性能的影響,發(fā)現(xiàn)增大排出側(cè)的泵體流道截面積,旋渦泵的性能曲線向大流量方向偏移,水力效率提升。提出了一種非等截面泵體流道結(jié)構(gòu),分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)當?shù)刃Я鞯澜孛娣e相等時,漸變的泵體流道可減小葉輪的扭矩,提高效率。采用隨機分布法則劃分非等距葉片以改善壓力脈動,數(shù)值模擬分析結(jié)果表明本文采用的非等距葉片結(jié)構(gòu)對性能曲線影響較小,泵的效率略有發(fā)生改變。而非等距分布的葉輪使葉頻的峰值明顯降低,但在葉頻兩側(cè)產(chǎn)生明顯的附加的頻率成分。對60組隨機分布的葉輪的性能和峰值進行統(tǒng)計分析,得到適用于多葉片非等距葉輪設(shè)計的參考依據(jù)。上述論文結(jié)果可為用于發(fā)動機燃油系統(tǒng)的微型旋渦泵優(yōu)化設(shè)計,以及其他多葉片流體機械的減振提供參考。屬性不符
【關(guān)鍵詞】：旋渦泵 數(shù)值模擬 燃油泵 壓力脈動 非等距分布
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH38
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-19
• 1.1 研究背景及意義11
• 1.2 旋渦泵介紹11-14
• 1.2.1 旋渦泵工作原理及應(yīng)用11-12
• 1.2.2 旋渦泵分類及特點12-14
• 1.3 旋渦泵研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 壓力脈動研究現(xiàn)狀16-17
• 1.5 本文研究內(nèi)容17-19
• 2 旋渦泵定常性能預(yù)測方法研究19-30
• 2.1 概述19
• 2.2 定常數(shù)值計算方法19-26
• 2.2.1 湍流模型介紹19-20
• 2.2.2 研究對象介紹20-21
• 2.2.3 定常模擬方法及網(wǎng)格無關(guān)性21-23
• 2.2.4 葉輪軸向位置對泵性能的影響23-26
• 2.3 性能試驗驗證26-30
• 2.3.1 試驗過程及試驗裝置介紹26-27
• 2.3.2 計算介質(zhì)對泵性能曲線的影響27-28
• 2.3.3 試驗結(jié)果與模擬結(jié)果對比28-30
• 3 旋渦泵壓力脈動預(yù)測方法研究30-41
• 3.1 概述30
• 3.2 壓力脈動數(shù)值計算研究30-38
• 3.2.1 時間步長無關(guān)性30-32
• 3.2.2 葉輪軸向位置對泵壓力脈動的影響32-37
• 3.2.3 計算介質(zhì)對泵壓力脈動的影響37-38
• 3.3 壓力脈動預(yù)測方法試驗驗證38-41
• 4 均布葉片旋渦泵性能研究與壓力脈動特性分析41-50
• 4.1 概述41
• 4.2 旋渦泵定常特性41-46
• 4.3 旋渦泵壓力脈動分析46-50
• 5 泵體流道結(jié)構(gòu)對泵性能影響研究50-60
• 5.1 概述50
• 5.2 流道截面對泵外特性的影響50-53
• 5.3 非等截面流道對泵外特性的影響53-57
• 5.4 出口壁面對泵壓力脈動性能的影響57-60
• 6 隨機分布下的非等距葉片對壓力脈動影響研究60-74
• 6.1 概述60
• 6.2 三種葉片分布下數(shù)值計算結(jié)果分析和對比60-64
• 6.3 理論預(yù)測方法的應(yīng)用及與數(shù)值計算結(jié)果的對比64-68
• 6.4 基于理論預(yù)測方法的隨機葉片分布下的統(tǒng)計結(jié)果分析68-72
• 6.5 隨機分布葉片減振效果的試驗測試72-74
• 7 總結(jié)與展望74-77
• 7.1 總結(jié)74-75
• 7.2 主要創(chuàng)新點75
• 7.3 展望75-77
• 參考文獻77-81
• 作者簡介81

【參考文獻】

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本文編號：333045