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油气流体架构关系

液压泵的工作介质一液压油处于低压环境时,将发生空气分离甚至油液汽化等空化现象,从而表现出油气共存的两相流动状态。液压系统的空化现象主要源自原本溶解在油液中的空气与之发生分离。由于空气的析出,液压油的很多重要属性,例如密度、有效体积弹性模量和粘度会发生巨大改变,进而对液压泵的流动特性以及对系统内各种液压元件的动态响应特性产生很大的影响。因此,在流体传动与控制领域,很多致力于提高空化状态下油液属性的计算精度。


集中参数方法假设油液的密度、有效体积弹性模量等属性在控制容积内均匀分布,可用一个单参数表示。当前应用的油液模型大多属于稳态模型,这些模型假设油液中油气两相的比例一直处于平衡状态,ca88手机版厂忽略了气体析出与消解的时变性,认为油液中含气率只随压力的变化而变化。然而这一基本假设在压力快速变化的过程中是很难得到保证的,例如外啮合齿轮泵中齿腔内油液在工作过程中总是经历高低压的迅速转换,简单认为油液中含气率总是能跟随压力而变是不合理的,因为此时不论是气体的析出还是消解都很难在瞬间内完成,这两个过程都需要一定时间,换言之,油气两相实际上很可能处在非平衡状态。基于以上原因,针对稳态空化模型的不足,考虑空气的析出和消解过程,建立了密闭容积内油气两相的动态空化模型。在动态空化模型基础上,推导了油液属性与含气率之间的本构关系,尤其是油液的有效体积弹性模量,并通过试验验证了动态空化模型的正确性。最后分析了油液动态空化模型中相关因素对油液属性的影响。

表1:液压油基本参数

T

rc)

p0

(bar)

p

(bar)

p

(bar)

a

Pl0

(kg/m3)

Pg

(kg/m3)

E0

(bar)

A

25

1

0.03

0.1

5%

850

1.2

13700

1.0

为了得到一个适用于集中参数方法的方程,必须作一些合理假设。首先,假设一个控制容积内包括油气两相的油液属性参数是均匀分布的,即油液的密度、压力等参数在控制容积内各处都是相等的。由于这两个系数和油液的物理化学属性、油液工作环境、流动的流态以及热平衡状态都相关,因此对它们的理论计算是非常困难的M,比较可行的是利用试验方法确定其近似的取值。在大多数的ca88手机版液压系统中,这个特征时间可以被简便地关联到系统的运转周期,例如,可以认为容积式液压泵的特征时间是泵运转一周所需的时间。


所谓的密闭容积是指所研究的油液与外界隔离,不发生物质交换,也就是说油液并没有发生流动,油液内含气率变化仅是因压力改变引起,因为假使控制容积连通并与外界产生流动,空气便可以随油液流入或流出所研究的控制容积,从而也会致使容积内油液含气率发生改变。当然,液压泵是通过改变容积大小并通过一定的配流机构,迫使油液发生流动并建立压力的流体机械,里面的控制容积往往是连通的,还必须研究真实情形下油液含气率的微分方程。


流体的属性参数一般受压力、温度以及含气率等因素的影响,油液属性与这些因素的关系即为油液的本构关系,油液的属性参数包括油液的密度、有效体积弹性模量和粘度等。由于ca88手机版厂研究空化对油气两相流体的属性改变,因此本构关系旨在表现油液中含气率与其属性之间的关系,同时假设油温不变,只考虑油液压力的影响。普遍来讲油液中可能共存三种成分:纯油液、空气以及油蒸汽,而且后两者都是气相形式。这要求对油液属性进行计算时,必须考虑到每种成分的特性。


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点击次数:  更新时间:2018-04-11 09:19:27  【打印此页】  【关闭