ATOS柱塞泵配流副瞬态流场数值模拟
液压系统振动是影响液压系统可靠性的关键因素之一,而液压泵又是液压系统振动的主要来源。目前应用的轴向ATOS柱塞泵,其泵口产生的流量脉动和压力脉动是液压系统管路振动和流体噪声的主要原因。轴向ATOS柱塞泵内部漩涡的不稳定存在,导致流场内产生不规则脉动,成为ATOS柱塞泵能量损耗影响因素之一。

ATOS柱塞泵配流副瞬态流场数值模拟
因此,轴向ATOS柱塞泵内部流场结构和流动机理的分析是研究ATOS柱塞泵源的流量脉动成因与噪声发生机理一个有效手段,对ATOS柱塞泵的减振降噪有着重要意义。以轴向ATOS柱塞泵为研究对象,采用数值模拟与可视化试验相结合的方法,以下内容:分析轴向ATOS柱塞泵结构特征、柱塞运动规律,根据相似理论中的雷诺准则对数值仿真和PIV试验模型进行相似计算,得出单柱塞-配流盘仿真和试验模型的尺寸与工况参数。单柱塞配流过程数值模拟分析。建立单柱塞-配流盘三维流场机理模型,利用UDF加载边界条件,对不同入口流速和柱塞不同移动速度的配流流场进行动态仿真,得到瞬态流场分布情况,重点分析漩涡结构、尺寸、强度和局部压力损失等参数对瞬态流场的影响规律。单柱塞配流过程PIV可视化试验测试。主要对一种新型的第三类有杆抽油泵—液压自封ATOS柱塞泵进行了结构优化设计,对制造出的样机进行了初步的现场应用。首先分析了液压自封ATOS柱塞泵的结构特点和工作原理;利用ANSYS有限元应用软件,建立柱塞结构的几何模型,为后续柱塞结构有限元分析和优化设计奠定了基础。其次,通过磨损实验对密封环的材质进行优选,实验结果表明石墨添加剂增强尼龙符合ATOS柱塞泵的工作需求;在此基础上通过磨损实验得出不同外加载荷同密封环线磨损速率的经验关系式;推导出泵使用寿命的计算关系式。然后以泵间隙为几何约束条件,泵的寿命为目标函数,对ATOS柱塞泵的结构参数进行多元正交数字试验设计,通过有限元计算对ATOS柱塞泵使用寿命的影响因素进行综合分析。数字试验结果表明:密封环壁厚对泵使用寿命的影响zui大,弹性伸缩套厚度次之,而柱塞长度的影响不显著;在*结构参数配比下泵的使用寿命提高了50%左右。室内和现场实验表明:优化后的液压反馈自封ATOS柱塞泵克服了以往常规泵存在的摩阻大,寿命短等不足,实现了下行“无”摩阻,上行自封“无”漏失,耐磨环实现了长寿命的目的,降低了能耗,泵效提高20%左右,符合了国家能源战略要求。基于单柱塞-配流盘滑块机理模型,设计并搭建单柱塞-配流盘动态配流特性PIV测试试验台。针对不同入口流速和柱塞不同移动速度的工况分别进行瞬态流场试验,为数学模型和流场仿真结果提供试验依据。轴向ATOS柱塞泵整泵流场特性分析。建立整泵三维流场模型,利用动网格技术实现住塞往复和旋转的复杂运动。考虑油液可压缩性分析整泵流场,得到不同负载压力和不同泵转速下柱塞倒灌、泵口流量脉动以及压力脉动规律。