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作者：甘海哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

轴向柱塞泵因其具有的独特优势在工业发展过程中得到广泛应用，随着节能环保的呼声愈发高涨，轴向柱塞泵工作时的噪声大阻碍了它的进一步发展。由于国内对柱塞泵的研究起步较晚，国内轴向柱塞泵产品正遭遇国外高性能产品的垄断，严重制... 详细信息

轴向柱塞泵因其具有的独特优势在工业发展过程中得到广泛应用，随着节能环保的呼声愈发高涨，轴向柱塞泵工作时的噪声大阻碍了它的进一步发展。由于国内对柱塞泵的研究起步较晚，国内轴向柱塞泵产品正遭遇国外高性能产品的垄断，严重制约国内机械相关行业的发展。配流噪声和结构振动噪声是轴向柱塞泵噪声的主要组成部分，这两者都与配流副动态流场具有内在联系。本文通过理论结合CFD流场仿真的方法研究配流副动态流场特性，分析斜坡三角减振槽结构参数对配流噪声和结构振动噪声的影响规律，为高性能、低噪声轴向柱塞泵产品设计提供参考，对提升国内轴向柱塞泵产品的竞争力具有重要意义。推导柱塞腔与配流盘油槽的通流面积函数，建立柱塞腔瞬时压力特性微分方程，从而建立球面配流副油膜压力场数学模型。基于柱塞腔压力方程和配流副油膜压力场对缸体进行受力稳定性建模。研究主轴转速和油膜厚度对油膜压力场的影响规律。通过提取轴向柱塞泵通流内腔，建立轴向柱塞泵流体域参数化几何模型。综合使用ICEM软件的局部参数控制和网格装配功能，确立高质量柱塞泵流体有限元网格划分参数。准确判定轴向柱塞泵关键流体域流态，选取合理的仿真求解参数，编写UDF（用户子程序）模拟柱塞的运动，最终建立完善的轴向柱塞泵CFD仿真模型。研究轴向柱塞泵流量脉动、压力脉动、缸体受力稳定性和配流副动态油膜特性等噪声特性，对比分析CFD流场仿真结果与理论模型求解结果。通过CFD仿真研究轴向柱塞泵工况参数对噪声特性的影响规律，在特定工况下通过仿真研究三角减振槽结构参数对柱塞泵性能的影响，提出三角减振槽结构参数合理设计建议。

关键词： CFD流场仿真球面配流副网格装配流体有限元模型三角减振槽

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转套式配流系统三角减振槽结构及其对流场影响

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机械科学与技术 2018年第6期37卷 834-838页

作者：张延君张洪信赵清海姜晓天程前昌青岛大学机电工程学院山东青岛266071 青岛大学动力集成及储能系统工程技术中心山东青岛266071

针对转套式配流系统在高低压转换时存在的冲击、噪声等问题,提出一种三角形截面减振槽结构。根据配流系统的结构特点,建立减振槽数学模型,分析减振槽在不同阶段的通流面积;并对配流系统全流场进行数值分析与可视化研究,分析减振槽对流... 详细信息

针对转套式配流系统在高低压转换时存在的冲击、噪声等问题,提出一种三角形截面减振槽结构。根据配流系统的结构特点,建立减振槽数学模型,分析减振槽在不同阶段的通流面积;并对配流系统全流场进行数值分析与可视化研究,分析减振槽对流量脉动、泵腔压力、速度矢量的影响规律。结果表明:三角形截面减振槽结构流场流态为湍流,流场流速较大、流向紊乱,对流量脉动影响较严重,出现流量冲击和回流现象,但很大程度上降低了压力脉动,对压力场具有良好的稳定作用。

关键词：转套式配流系统三角减振槽流场流动特性数值分析

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航空双向三油口轴向柱塞泵配流盘结构优化研究

航空双向三油口轴向柱塞泵配流盘结构优化研究

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作者：郗艺婷西安建筑科技大学

学位级别：硕士

柱塞泵是液压系统中重要的动力元件,因具有容积效率高、节流损失小、易于制造与安装等优点,被广泛应用在航空航天领域。伴随着近些年航空航天领域对高功率密度的要求日益严格,柱塞泵在航空航天领域中的应用更多的是以三油口泵的形式集成... 详细信息

柱塞泵是液压系统中重要的动力元件,因具有容积效率高、节流损失小、易于制造与安装等优点,被广泛应用在航空航天领域。伴随着近些年航空航天领域对高功率密度的要求日益严格,柱塞泵在航空航天领域中的应用更多的是以三油口泵的形式集成到EHA中,以此避免液压系统中其余辅助泵阀的使用,大幅度提升了液压系统的功率密度、降低了节流损失与维修成本。由于技术封锁,国内当前急需展开研究,为具有知识产权高性能三油口柱塞泵奠定坚实基础。三油口柱塞泵与传统对称柱塞泵的最大区别在于配流盘结构,流动状态复杂区域除了上、下死点过渡区之外,还多出来一个非死点过渡区,该区域对柱塞泵工作口流量脉动、柱塞腔内部压力脉动均有很大的影响。除此之外,以往研究较多的三角减振槽在三油口柱塞泵上的适用性并不能保证。因此,本文基于某航空三油口柱塞泵模型,对其配流盘非死点过渡区及三角减振槽结构进行优化研究。首先,通过UG建立三油口柱塞泵重要部件参数化模型,分析了泵基本工作原理、运动学原理及理论流量,根据其运动规律及配流盘结构,得出通流面积与旋转角度之间变化规律。通过Design Modeler抽取泵内部流体域,基于MESH模块根据各个部分特性网格划分,采用Fluent软件对泵内部流域CFD数值模拟,仿真过程采用动网格与滑移网格分别模拟柱塞泵的往复运动和旋转运动。其次,对四种不同非死点过渡区结构的三油口柱塞泵分别在正反转不同工况下进行内部流场仿真,基于仿真结果对进出口流量脉动、柱塞腔内压力脉动、非死点过渡区流场进行分析,从而得到更佳非死点过渡区结构。结果表明:非死点过渡区大小刚好等于一个柱塞腰型槽长度时,正、反转工况下柱塞腔在非死点过渡区位置时均会出现较大的压力超调,随着非死点过渡区夹角的减小,压力超调会大幅降低。正转时,吸油口A流量脉动率几乎不变,负载口B与回油口C流量脉动率随着非死点过渡区对应夹角减小而增大,且非死点过渡区夹角减小到一定程度时,B、C口流量脉动率会快速增加;反转工况下的负载口A流量脉动率整体比正转工况高,但整体依然基本维持不变,进油口B与回油口C口之间的压差小,B、C口流量脉动率随着非死点过渡区夹角的减小而持续减小。最后,基于前文非死点过渡区结构,针对三角槽三个结构参数分别在正反转不同工况下采用正交实验法进行优化,获取性能更佳的三角槽结构。结果表明:无论正转或反转,任意一个结构参数数值增加,都会增加柱塞与配流盘在过渡区通流面积,A口流量脉动由于流量倒灌量的增加始终会增大,柱塞腔内部压力超调随之减小;随着三角槽对应圆心角α越大,正转工况下负载口B流量脉动率会先减小后增加;反转工况下,进油口B流量脉动率都随着α的增大而减小。宽度系数w、深度系数h变化所带来的影响变化趋势相同,w、h中任意一个数值的增加正转工况下负载口B流量都会微弱增大,反转工况下B口流量脉动都会随着数值的增加而减小。此外针对不同转速正反转工况对优化前后进行数值模拟,可得出优化后的结构适用于不同转速工况。

关键词：双向三油口柱塞泵配流盘非死点过渡区三角减振槽结构优化 CFD仿真分析

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基于圆弧齿形的低脉动齿轮泵特性研究

基于圆弧齿形的低脉动齿轮泵特性研究

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作者：孙浩林哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

齿轮泵作为机油泵在车辆的发动机润滑系统中得到广泛应用,但由于齿轮泵流量压力脉动较大,在引起自身振动的同时会引起下级元件的振动,加剧元件的磨损,减少使用寿命。齿轮泵还存在较为严重的气蚀问题,造成侧板损坏,严重影响系统安全性和... 详细信息

齿轮泵作为机油泵在车辆的发动机润滑系统中得到广泛应用,但由于齿轮泵流量压力脉动较大,在引起自身振动的同时会引起下级元件的振动,加剧元件的磨损,减少使用寿命。齿轮泵还存在较为严重的气蚀问题,造成侧板损坏,严重影响系统安全性和可靠性。本文针对以上问题,研究一种低流量脉动的齿轮泵,对于提高车辆变速和润滑系统的工作性能和可靠性,保障装备可靠正常运转具有重要的意义。本文以圆弧齿轮泵为研究对象,基于数学方法建立“圆弧-渐开线-圆弧”圆弧齿形的数学模型,对其啮合的可行性进行验证。通过建立圆弧斜齿轮的瞬时流量模型,对瞬时流量品质进行分析。以渐开线齿轮泵为参考标准对齿形参数进行择优设计,发现圆弧齿形可以有效降低其流量脉动,同时其瞬时流量也不会降低。通过对圆弧齿轮泵的泄漏分析,建立齿腔压力与泄漏之间的关系,在此基础上利用Matlab和Fluent软件提出一种齿腔压力变化简化仿真方法,来降低利用商业仿真软件进行研究的工作量,提高研究效率,并对其可行性进行验证。在仿真过程中发现齿腔压力随着齿轮转动存在压力突跳现象,因此通过在浮动侧板上开设三角减振槽的方法来实现齿腔的预升压,减缓齿腔压力突跳,实现齿腔压力的平稳上升。利用Fluent仿真软件对圆弧齿轮泵的二维流场进行仿真,探究齿轮泵在转动过程中流场变化情况,为之后的研究奠定基础。对齿轮泵的压力及油液在运转过程中的速度分布进行分析,并与齿腔压力变化特性简化仿真模型结果进行比较,发现齿腔压力变化趋势类似,验证了简化仿真模型的部分正确性;分析了气穴对齿轮泵流场的影响。全文以圆弧齿轮泵为研究对象,通过对齿形的建模及瞬时流量分析,发现圆弧齿形在理论上可以有效降低流量脉动;基于对齿轮泵的泄漏理论分析提出一种简化的齿腔压力变化特性仿真方法,并验证其可行性;通过Fluent软件对齿轮泵二维流场进行分析,验证了简化仿真模型的部分正确性;对圆弧齿轮泵结构进行设计,得到齿轮泵的三维模型。

关键词：圆弧齿形流量压力脉动齿腔压力变化简化仿真三角减振槽

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