發(fā)布時(shí)間：2017-09-25 00:10

  本文關(guān)鍵詞：高壓海水軸向柱塞泵柱塞副仿生非光滑表面的研究

  更多相關(guān)文章： 仿生 柱塞副 數(shù)值模擬 非光滑表面 海水柱塞泵

【摘要】：近年來(lái),隨著新型材料的出現(xiàn)和制造工藝的提高,水壓傳動(dòng)技術(shù)迅猛發(fā)展。高壓海水柱塞泵是以海水為介質(zhì)的海水液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的核心動(dòng)力元件,柱塞副是它的關(guān)鍵摩擦副,運(yùn)行在潤(rùn)滑效果很差的水境中。由于海水介質(zhì)的特殊理化性質(zhì),加之高速、重載的運(yùn)行工況,極易使摩擦副因腐蝕、磨損等原因而失效,嚴(yán)重影響了高壓海水軸向塞泵的正常工作和使用壽命。目前改善和提高高壓海水軸向柱塞泵關(guān)鍵摩擦副耐腐蝕、抗磨損的方法主要是采用新材料、新工藝、以及提高材料硬度和進(jìn)行表面涂層,雖然新材料和新工藝的研究取得了巨大成效,但進(jìn)一步提高材料耐磨性有很大難度,本文提出利用仿生非光滑表面效應(yīng)來(lái)提高摩擦副的潤(rùn)滑、減粘、降阻和耐磨性能方面具有很大的潛力。首先,根據(jù)柱塞副的實(shí)際工況和工作特點(diǎn),將仿生非光滑表面引用到柱塞副中,對(duì)傳統(tǒng)的柱塞副進(jìn)行了改進(jìn),在缸孔中引入帶有仿生單元的套筒結(jié)構(gòu)。其次,通過(guò)對(duì)螺旋流道通孔形仿生非光滑表面柱塞副水膜進(jìn)行了建模分析,利用Fluent仿真來(lái)研究水膜承載特性。主要分析了柱塞運(yùn)動(dòng)速度、水膜厚度、工作壓力、孔間距以及柱塞偏心對(duì)水膜承載特性的影響。再次,對(duì)不同結(jié)構(gòu)形態(tài)的仿生非光滑表面分別進(jìn)行數(shù)值模擬,通過(guò)分析仿生單元尺寸、深度和徑向間距、軸向間距對(duì)水膜承載特性的影響。最后,通過(guò)對(duì)不同類(lèi)型的仿生非光滑表面的最優(yōu)結(jié)構(gòu)處于低壓、高壓、偏心時(shí)分別建模進(jìn)行數(shù)值模擬,對(duì)比分析水膜的承載力、粘性阻力以及泄漏量的大小確定最優(yōu)的仿生結(jié)構(gòu)。
【關(guān)鍵詞】：仿生 柱塞副 數(shù)值模擬 非光滑表面 海水柱塞泵
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TH322
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 課題研究背景及意義12-13
• 1.2 仿生非光滑表面的研究現(xiàn)狀13-18
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 CFD在仿生非光滑表面研究中的應(yīng)用18-19
• 1.4 課題來(lái)源及主要研究?jī)?nèi)容19-20
• 1.4.1 課題來(lái)源19
• 1.4.2 課題主要研究?jī)?nèi)容19-20
• 第2章 仿生非光滑表面設(shè)計(jì)及數(shù)值模擬方法20-31
• 2.1 基本結(jié)構(gòu)參數(shù)20
• 2.2 缸孔柱塞副流體動(dòng)壓潤(rùn)滑機(jī)理20
• 2.3 柱塞受力分析20-22
• 2.4 仿生非光滑表面柱塞副設(shè)計(jì)22-24
• 2.5 柱塞副流場(chǎng)仿真24-30
• 2.5.1 海水介質(zhì)物理參數(shù)25
• 2.5.2 柱塞副流動(dòng)狀態(tài)分析25-26
• 2.5.3 數(shù)學(xué)模型的基本方程26-27
• 2.5.4 柱塞副流場(chǎng)的網(wǎng)格劃分27-29
• 2.5.5 邊界條件設(shè)置29-30
• 2.6 本章小結(jié)30-31
• 第3章 螺旋流道通孔形非光滑表面柱塞副流場(chǎng)仿真31-43
• 3.1 柱塞運(yùn)動(dòng)速度對(duì)水膜承載特性的影響31-32
• 3.2 水膜厚度對(duì)水膜承載特性的影響32-35
• 3.2.1 柱塞排水時(shí)水膜厚度對(duì)柱塞副水膜承載力的影響32-34
• 3.2.2 柱塞排水時(shí)水膜厚度對(duì)柱塞副泄漏量的影響34-35
• 3.3 工作壓力對(duì)柱塞副水膜承載特性的影響35-36
• 3.3.1 工作壓力對(duì)柱塞副水膜承載力的影響35
• 3.3.2 工作壓力對(duì)柱塞副泄漏量的影響35-36
• 3.4 孔間距對(duì)水膜承載特性的影響36-40
• 3.4.1 排水行程時(shí)孔間距對(duì)水膜承載特性的影響36-38
• 3.4.2 排水行程時(shí)孔間距對(duì)泄漏量的影響38-39
• 3.4.3 吸水行程孔間距對(duì)水膜承載力的影響39-40
• 3.5 柱塞偏心時(shí)柱塞副水膜承載力分析40-41
• 3.6 優(yōu)缺點(diǎn)分析41-42
• 3.7 本章小結(jié)42-43
• 第4章 柱坑形仿生非光滑表面柱塞副流場(chǎng)仿真分析43-68
• 4.1 圓柱坑仿生非光滑表面流場(chǎng)數(shù)值模擬分析43-53
• 4.1.1 圓柱坑尺寸對(duì)水膜承載力的影響43-46
• 4.1.2 圓柱坑尺寸對(duì)柱坑內(nèi)速度場(chǎng)的影響46-47
• 4.1.3 坑深度對(duì)水膜承載力的影響47-48
• 4.1.4 柱坑深度對(duì)柱坑內(nèi)速度場(chǎng)的影響48
• 4.1.5 徑向間距對(duì)水膜承載力的影響48-50
• 4.1.6 徑向間距對(duì)柱坑內(nèi)速度場(chǎng)的影響50
• 4.1.7 軸向間距對(duì)水膜承載力的影響50-52
• 4.1.8 軸向間距對(duì)柱坑內(nèi)速度場(chǎng)的影響52-53
• 4.1.9 最優(yōu)結(jié)構(gòu)53
• 4.2 三角形柱坑仿生非光滑表面流場(chǎng)數(shù)值模擬分析53-58
• 4.2.1 三角形柱坑尺寸對(duì)水膜承載力的影響53-55
• 4.2.2 坑深度對(duì)水膜承載力的影響55
• 4.2.3 徑向間距對(duì)水膜承載力的影響55-57
• 4.2.4 軸向間距對(duì)水膜承載力的影響57-58
• 4.2.5 最優(yōu)結(jié)構(gòu)58
• 4.3 方形柱坑仿生非光滑表面流場(chǎng)數(shù)值模擬分析58-63
• 4.3.1 方形柱坑尺寸對(duì)水膜承載力的影響58-60
• 4.3.2 柱坑深度對(duì)水膜承載力的影響60
• 4.3.3 徑向間距對(duì)水膜承載力的影響60-62
• 4.3.4 軸向間距對(duì)水膜承載力的影響62-63
• 4.3.5 最優(yōu)結(jié)構(gòu)63
• 4.4 溝槽形生非光滑表面流場(chǎng)數(shù)值模擬分析63-67
• 4.4.1 溝槽寬度對(duì)水膜承載力的影響63-65
• 4.4.2 溝槽深度對(duì)水膜承載力的影響65
• 4.4.3 溝槽間距對(duì)水膜承載力的影響65-67
• 4.4.4 最優(yōu)結(jié)構(gòu)67
• 4.5 本章小結(jié)67-68
• 第5章 不同類(lèi)型仿生非光滑表面對(duì)比分析68-79
• 5.1 不同類(lèi)型仿生非光滑表面低壓工作時(shí)對(duì)比分析68-71
• 5.1.1 承載力對(duì)比68-70
• 5.1.2 粘性阻力對(duì)比70
• 5.1.3 柱坑內(nèi)部跡線對(duì)比70-71
• 5.2 不同類(lèi)型仿生非光滑表面高壓工作時(shí)對(duì)比分析71-73
• 5.2.1 承載力對(duì)比71-72
• 5.2.2 粘性阻力對(duì)比72
• 5.2.3 泄漏量對(duì)比72-73
• 5.3 偏心率對(duì)柱塞副流場(chǎng)的影響分析73-74
• 5.3.1 低壓行程偏心率對(duì)承載力的影響73
• 5.3.2 高壓行程偏心率對(duì)承載力的影響73-74
• 5.3.3 高壓行程偏心率對(duì)粘性阻力的影響74
• 5.3.4 高壓行程偏心率對(duì)泄漏量的影響74
• 5.4 不同類(lèi)型仿生非光滑表面偏心下工作時(shí)對(duì)比分析74-77
• 5.4.1 偏心時(shí)柱塞吸水行程承載力對(duì)比分析75-76
• 5.4.2 偏心時(shí)柱塞排水行程承載力對(duì)比分析76-77
• 5.4.3 偏心時(shí)柱塞排水行程粘性阻力對(duì)比分析77
• 5.4.4 偏心時(shí)柱塞排水行程泄漏量對(duì)比分析77
• 5.5 本章小結(jié)77-79
• 結(jié)論79-81
• 參考文獻(xiàn)81-85
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果85-86
• 致謝86-87
• 作者簡(jiǎn)介87

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：914243