本文關(guān)鍵詞：軸向柱塞泵氣蝕機理及仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：軸向柱塞柱塞泵是廣泛應(yīng)用于液壓系統(tǒng)中的動力元件，在工程機械中起著重要作用。在柱塞泵的工作過程中，壓力變化及流動狀態(tài)十分復(fù)雜，極易發(fā)生氣蝕；而氣蝕會引起振動和噪聲，影響整個系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，甚至使泵失效。因此需要對軸向柱塞泵內(nèi)的氣蝕機理及其數(shù)學(xué)模型進行研究，避免或減少氣蝕的發(fā)生，提高泵的性能及穩(wěn)定性。 建立了軸向柱塞泵內(nèi)氣蝕的數(shù)學(xué)模型。當(dāng)柱塞泵內(nèi)的壓力低于空氣分離壓時，溶解在油液中的氣體會釋放出來，流體為油液和空氣的均勻混合物；壓力降低到其飽和蒸汽壓時，油液才會發(fā)生相變，產(chǎn)生大量油液蒸汽氣泡，此時流體為油液、油液蒸汽和空氣的均勻混合物，這與傳統(tǒng)的水利機械氣蝕是不同的。因此，首先以柱塞腔內(nèi)的氣泡為研究對象，結(jié)合流體動力學(xué)，考慮了油液中的蒸汽氣泡和空氣氣泡，，計算了多種流體特性，包括壓力、質(zhì)量流、流體中的蒸汽和空氣體積空隙率，得到了考慮氣泡間相互作用后調(diào)整的Rayleigh-Plesset方程，然后分析了柱塞泵內(nèi)發(fā)生空氣氣化和蒸汽氣化的密度變化，建立了有兩種基于p-ρ正壓關(guān)系的狀態(tài)方程，選取RNG k-ε湍流模型進行仿真模擬。 以SCY-14B型斜盤軸向柱塞泵工作時的流體部分進行建模和仿真分析，研究氣蝕機理及其對泵內(nèi)流場的影響。對配流過程中的流態(tài)采用層流加局部湍流的設(shè)置方法，空化模型選用Zwart-Gerber-Belamri模型，進行仿真計算。最后仿真結(jié)果中分別得到了柱塞泵內(nèi)流體的壓力、速度和氣體分布云圖、速度矢量圖以及部分區(qū)域的壓力瞬變曲線圖，與未加入氣蝕模型的模擬結(jié)果進行對比，據(jù)此分析氣蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生機理及其影響，并提出了一定的改進措施，避免或減小氣蝕的發(fā)生。
【關(guān)鍵詞】：軸向柱塞泵 氣蝕 數(shù)學(xué)模型 CFD仿真
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH137.51
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 主要符號表10-14
• 第1章 緒論14-25
• 1.1 課題研究背景14-15
• 1.2 氣蝕現(xiàn)象及其研究現(xiàn)狀15-20
• 1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.2 國外研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3 氣蝕模型的研究現(xiàn)狀20-23
• 1.4 課題理論意義和實際應(yīng)用價值23
• 1.5 主要研究內(nèi)容23-25
• 第2章 液壓系統(tǒng)氣蝕機理和流體性質(zhì)分析25-45
• 2.1 氣蝕機理25-29
• 2.1.1 軸向柱塞泵內(nèi)的氣穴的產(chǎn)生25-27
• 2.1.2 氣蝕的產(chǎn)生及其影響因素27-29
• 2.2 空泡動力學(xué)模型29-39
• 2.2.1 空泡的靜力平衡條件29-30
• 2.2.2 空泡的運動方程30-32
• 2.2.3 純空泡的膨脹和壓縮32-34
• 2.2.4 蒸汽氣泡的膨脹與壓縮34-37
• 2.2.5 空泡破滅37-39
• 2.3 考慮多種影響因素的空泡運動方程39-40
• 2.3.1 液體粘性和表面張力的影響39
• 2.3.2 液體可壓縮性的影響39-40
• 2.4 氣泡對油液物理性質(zhì)的影響40-43
• 2.5 流體的粘性性質(zhì)方程43-44
• 2.6 本章小結(jié)44-45
• 第3章 軸向柱塞泵氣蝕模型的建立45-58
• 3.1 兩相流的控制方程45-47
• 3.1.1 連續(xù)性方程45-46
• 3.1.2 動量守恒方程46-47
• 3.2 蒸汽空化和油液中氣體釋放數(shù)學(xué)模型47-52
• 3.2.1 修正的 Rayleigh-Plesset 方程47-50
• 3.2.2 氣相守恒方程50-51
• 3.2.3 液相守恒方程51-52
• 3.2.4 泡壁處的控制方程52
• 3.3 基于 p 正壓關(guān)系的狀態(tài)方程型模型52-55
• 3.3.1 空氣氣蝕52-54
• 3.3.2 蒸汽氣蝕54-55
• 3.4 多相流模型和湍流模型的選擇55-57
• 3.5 本章小結(jié)57-58
• 第4章 基于 CFD 軸向柱塞泵的氣蝕的仿真研究58-76
• 4.1 幾何模型和物理模型的建立58-59
• 4.2 仿真條件的設(shè)定59-64
• 4.2.1 流態(tài)分析60-61
• 4.2.2 邊界條件和初始條件61-64
• 4.3 仿真結(jié)果分析64-71
• 4.3.1 高速流體導(dǎo)致的配流盤氣蝕機理65-67
• 4.3.2 壓力變化所致氣蝕機理67-69
• 4.3.3 氣蝕的氣體體積分數(shù)分析69-70
• 4.3.4 氣蝕對柱塞泵內(nèi)壓力的影響70-71
• 4.4 減小氣蝕的措施71-74
• 4.5 本章小結(jié)74-76
• 第5章 結(jié)論與展望76-78
• 5.1 論文總結(jié)76-77
• 5.2 工作展望77-78
• 參考文獻78-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間所取得的研究成果83-84
• 致謝84-85

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊瓊方;王永生;張志宏;;螺旋槳葉截面空化模擬數(shù)值模型的改進與評估[J];北京理工大學(xué)學(xué)報;2011年12期

2 楊逢瑜;楊時運;溫亞菲;王鵬雁;;軸向柱塞泵對稱偏轉(zhuǎn)式配流盤的減振設(shè)計[J];甘肅科學(xué)學(xué)報;2011年02期

3 冀宏;王洋;;軸向柱塞泵工作腔吸油氣穴數(shù)值解析[J];蘭州理工大學(xué)學(xué)報;2013年03期

4 高秋生;對液體空化機理的進一步探討[J];河海大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1999年05期

5 劉曉紅;楊志軍;吳文海;;軸向柱塞泵配流盤上阻尼孔對其空蝕特性的影響[J];機床與液壓;2010年15期

6 劉曉紅;于蘭英;劉桓龍;柯堅;;高壓軸向柱塞泵配流空蝕特性的評價[J];機械科學(xué)與技術(shù);2008年03期

7 楊瓊方;王永生;張志宏;;改進空化模型和修正湍流模型在螺旋槳空化模擬中的評估分析[J];機械工程學(xué)報;2012年09期

8 劉厚林;劉東喜;王勇;杜輝;徐歡;;泵空化流數(shù)值計算研究現(xiàn)狀及展望[J];流體機械;2011年09期

9 金哲學(xué);空泡現(xiàn)象和氣蝕機理研究現(xiàn)狀[J];力學(xué)與實踐;1981年01期

10 徐宇,吳玉林,唐學(xué)林;用動理學(xué)方法推導(dǎo)空化流的控制方程[J];清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2003年10期

  本文關(guān)鍵詞：軸向柱塞泵氣蝕機理及仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：349407