基于CFD的汽车电子水泵的空化性能研究

作     者：胡雅文 

作者单位：浙江科技学院 

学位级别：硕士

导师姓名：倪君辉;沙毅

授予年度：2021年

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：汽车电子水泵 空化 空泡分布 压力脉动 

摘      要：随着汽车行业的高速发展,汽车电子水泵作为冷却系统的核心部件之一,由于其应用范围越来越广泛,人们对其水力性能及运行稳定性有着更高的要求。但汽车电子水泵长期处在高温、高转速等恶劣工作环境里,极易发生空化现象,造成汽车电子水泵效率和扬程的降低及产生振动和噪声等一系列问题。为此本文以某企业提供的汽车电子水泵为研究对象,通过数值仿真对电子水泵内部空化现象及蜗壳区域的压力脉动特性进行研究。本文完成的主要研究内容及结论如下:1.通过UG对汽车电子水泵进行建模,利用Meshing获得流体域网格模型,并运用Fluent仿真软件采用三种不同湍流模型对电子水泵进行单相定常数值模拟计算,通过与试验数据对比,验证了Realizable k-ε湍流的可靠性。2.汽车电子水泵气液两相空化定常及非定常空化性能研究。分析了电子水泵不同工况下定常空化特性和设计工况下非定常空化特性。以空化定常结果为初始值,进行了汽车电子水泵非定常数值模拟。得出设计工况点同一周期不同时刻的流场变化规律,分析了泵内空泡的分布及空泡的演变过程,对汽车电子水泵空化现象的研究提供了重要的参考意义。3.汽车电子水泵空化现象对压力脉动特性的影响研究。分析了不同空化阶段下电子水泵蜗壳区域内压力脉动特性,探究蜗壳区内不同监测点的时域、频域变化规律,结果研究表明,随着空化余量的减小,蜗壳隔舌区域压力脉动幅值最大。4.最后,叶轮几何结构参数对电子水泵空化影响的研究。分析了不同叶轮进口直径、叶片数及叶片进口角对电子水泵空化性能的影响,结果表明:叶轮结构参数叶片数为6,D=17,β=40°空化性能较优,为企业汽车电子水泵空化性能提高提供设计依据。