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油液中气相状态变化

关于粘度采用的是一种简洁的计算方式,因为在外啮合齿轮泵主要流动特性的仿真中,粘度的影响没有流体可压缩性的影响大。事实上,关于油气两相流体的粘度计算,已经通过理论或者试验建立了复杂的流变模型,而这些模型已经不属于的研究范畴了。

该试验装置包含一个装有被测油液的密闭油室,油室上安装压力传感器和测量温度的热电偶。密闭油室内油液含有一定量空气并与之均匀混合。通过控制油室下部的液压伺服缸可以改变油室容积,ca88手机版厂利用静压轴承约束伺服缸只能沿轴向运动,通过一个直径为12mm的活塞实现对密闭油室容积的压缩和膨胀。试验台采用一个装在伺服缸底部的磁伸缩式位移传感器记录活塞的轴向位移。由于驱动系统的质量远大于进入油室的活塞质量,所以可以不考虑驱动过程中活塞的惯性力。并且由活塞密封带来的摩擦力可以忽略不计,因为摩擦力对活塞位移控制效果的影响也很小,这确保了伺服系统对活塞位置的精确控制。然而,这种方法的缺点是如果驱动力过大,会使得油室因压力过高而遭到破坏。这个问题可以通过在活塞行程中的上下端安装限位块加以解决。

图1:试验台原理和照片

试验台原理和照片

在进行被测油液的压缩和膨胀循环试验之前,将两个油管连接到被测油室,移动活塞到两个限位块之间的中位位置,并通过驱动系统控制活塞位置不变。而后,利用安装在橡胶软管之间的蠕动泵,将油液从油箱1经过被测油室泵送到油箱。原在被测油室内部的所有空气此时会通过油室上部的透明油管排出,并且能很方便地观察到。最后,当ca88手机版气体都排除后停止继续泵油,并且断开与被测油室相接通的两个软管。被测油室上部的单向球阀用于油室的密封。

图2:被测油腔压力-活塞行程曲线

被测油腔压力-活塞行程曲线

活塞运动周期为1s,三角形压力信号的拐点处通过限制信号的三阶导数进行了圆整。试验中数字控制系统的采样频率为2048Hz,油室压力和活塞位移数据按照这一频率采集。ca88手机版厂后续计算使用的测量数据是在试验运行一段时间后数据采集系统的跟踪误差收敛到很低时得到的,根据连续采集的50个压缩膨胀循环的原始数据进一步计算出一个周期内2048个采集点上的平均值和相应的标准差。图2为一个平均周期的采样数据,其中压力的标准差为0.18bar,活塞位移的标准差为0.0034mm,后续分析中采用了该组数值。

基于试验获得的压力-体积变化曲线,油液含气率可以采用提出的通用方法进行估算。首先作油室压力关于油室体积相对变化率在最大压力的切线,再根据该切线与大气压力的交点,最终估算出油室内油液在初始压力下的含气率约为0.49%。

油液质量含气率在压缩循环过程中一直下降到整个周期的最后阶段,而后它又迅速升高至其初始值大小。这是因为在周期的最后阶段,随着油室的膨胀,油室内压力降低,油液质量含气率的目标值/gH此时会大于当前值/g,而后已经溶解于油液的空气会随即被很快释放出来。这可以得出很重要的一条结论:空气在压力较高时的消解相比空气在低压时的析出通常需要更长的时间,两者速率不对称,并因为含气率析出和消解的速率不同,致使油液在压缩行程中比膨胀行程中包裹有更多的空气。同时可以看出,在整个试验循环中都有一定空气存在。此外还可以发现,最终的含气率和初始值保持一致,这点确保了仿真结果可以代表试验过程的周期性现象。然而,由于受压力的影响,油液的体积含气率不对称性表现并不是很明显,这正是采用质量含气率的原因。


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点击次数:  更新时间:2018-04-11 09:21:35  【打印此页】  【关闭