ATOS柱塞泵配流副瞬態流場數值模擬
液壓系統振動是影響液壓系統可靠性的關鍵因素之一,而液壓泵又是液壓系統振動的主要來源。目前應用的軸向ATOS柱塞泵,其泵口產生的流量脈動和壓力脈動是液壓系統管路振動和流體噪聲的主要原因。軸向ATOS柱塞泵內部漩渦的不穩定存在,導致流場內產生不規則脈動,成為ATOS柱塞泵能量損耗影響因素之一。

ATOS柱塞泵配流副瞬態流場數值模擬
因此,軸向ATOS柱塞泵內部流場結構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,采用數值模擬與可視化試驗相結合的方法,以下內容:分析軸向ATOS柱塞泵結構特征、柱塞運動規律,根據相似理論中的雷諾準則對數值仿真和PIV試驗模型進行相似計算,得出單柱塞-配流盤仿真和試驗模型的尺寸與工況參數。單柱塞配流過程數值模擬分析。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仿真,得到瞬態流場分布情況,重點分析漩渦結構、尺寸、強度和局部壓力損失等參數對瞬態流場的影響規律。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柱塞泵進行了結構優化設計,對制造出的樣機進行了初步的現場應用。首先分析了液壓自封ATOS柱塞泵的結構特點和工作原理;利用ANSYS有限元應用軟件,建立柱塞結構的幾何模型,為后續柱塞結構有限元分析和優化設計奠定了基礎。其次,通過磨損實驗對密封環的材質進行優選,實驗結果表明石墨添加劑增強尼龍符合ATOS柱塞泵的工作需求;在此基礎上通過磨損實驗得出不同外加載荷同密封環線磨損速率的經驗關系式;推導出泵使用壽命的計算關系式。然后以泵間隙為幾何約束條件,泵的壽命為目標函數,對ATOS柱塞泵的結構參數進行多元正交數字試驗設計,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。數字試驗結果表明:密封環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*結構參數配比下泵的使用壽命提高了50%左右。室內和現場實驗表明:優化后的液壓反饋自封ATOS柱塞泵克服了以往常規泵存在的摩阻大,壽命短等不足,實現了下行“無”摩阻,上行自封“無”漏失,耐磨環實現了長壽命的目的,降低了能耗,泵效提高20%左右,符合了國家能源戰略要求。基于單柱塞-配流盤滑塊機理模型,設計并搭建單柱塞-配流盤動態配流特性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流場試驗,為數學模型和流場仿真結果提供試驗依據。軸向ATOS柱塞泵整泵流場特性分析。建立整泵三維流場模型,利用動網格技術實現住塞往復和旋轉的復雜運動。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速下柱塞倒灌、泵口流量脈動以及壓力脈動規律。