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泵入口节流段的主要几何尺寸原理

液压系统的集中参数建模方法是基于控制容积(CV)概念的,它假设控制容积内的流体属性均匀分布,没有位置导数。液压回路中的节流阀或内径变化的管路、接头均可以视为具有一定的节流效应,节流效应表现为油液通过时压力降低,速度升高,当压降过大时在节流处的下游油液发生空化,影响液压泵的正常工作。虽然在液压泵的设计中可以尽量优化泵的入口结构,但很难保证油液在入口段的管路流道截面不发生改变,因此泵入口必然会存在一定的节流效应。需要强调的是,ca88手机版厂对节流效应的研究并不关注节流的具体几何形式,而重在通过研究得到不失一般意义的结论,为液压泵工作回路的设计提供理论参考。


节流段两相流动问题建模的第一步是要求解出每个控制容积内的含气率,显然这个问题可以方便地通过CFD方法解决,因为利用描述的CFD仿真模型可以求解出包括流场内油液含气率、密度、压力分布和截面流量等所有信息。但是,如何通过集中参数方法同样得到想要的流场信息而避免CFD建模的麻烦,是本章的一个重点。


利用该试验台可以研究泵入口节流空化对其流动特性的影响。试验原理图如图1所示,压力传感器P3和流量传感器Q1可以测量齿轮泵出口的稳态压力和流量;回路通过泵出口的节流阀加载,出口压力可通过改变节流阀的开度得以连续调节;如图所示,该试验台的特点是为能研究不同入口吸油条件的影响,人为地在泵入口管路上安装了一个节流阀。当改变ca88手机版入口节流阀的开度时,泵入口侧的吸油压力也随之改变,并出现不同的空化趋势,同时压力传感器P2记录低压区的压力值。

图1:试验台实物图

试验台实物图

采集的试验数据是在工况条件为转速1500r/min,负载压力100bar时采集的。为保证系数的可靠性,通过调节入口节流阀设定一组不同的吸油压力,这些压力都低于空气分离压,意味着将有不同含气率的油液流入齿轮泵。尽管通过调节出口负载阀可以保持泵出口压力不变,但随着泵入口吸油的越来越不充分,此时将伴随着泵出口流量的下降。


结合试验中入口节流阀的几何尺寸,建立了其简化的几何模型,这种简化可能会对确定的参数的精确度有所影响,但这并不影响将要得到的一般化的规律性结论。由于结果的轴对称性,节流段的上半界面用作CFD仿真的计算区域。


ca88手机版厂为了确定出合理的CFD仿真模型中空化子模型的经验系数,根据过去研究文献的经验,仔细选择了三组系数组合用于计算。其中包括,Zwart模型提供的原始系数组合,为A组;Campoh]在他研究齿轮泵空化流场仿真中提出的一组系数组合,为B组;以及笔者经过试探法得到的一组,为C组,如表1中所列。

表1:被试经验系数组合

系数组合

rm)

n u c

Cr

Q

A

1

5e-4

0.4

0.001

B

10

0.09

0.4

0.001

C

10

5e-4

0.09

0.01

对比仿真和试验数据可知,系数组合A和B有严重高估节流空化效应的倾向,表现在预测的质量流量较实际过小。然而,系数组合C的预测值在三组设置中好像最为合理,与试验得到的质量流量差别最小,因此ca88手机版CFD仿真模型中的四个系数可以采用表2中C组所示的数值组合。

表2:模型参数和CFD仿真结果

Case

u

(bar)

Pd

(bar)

d

( )

Qt

(L/min)

nit

(kg/m3)

m-A (kg/m3)

-B (kg/m3)

m(kg/m3)

1

1.05

0.94

9.8

16.3

0.2309

0.1674

0.1561

0.2484

2

1.05

0.37

6.0

15.7

0.2198

0.1391

0.0811

0.2162

3

1.05

0.28

5.4

13.4

0.1876

0.1213

0.0683

0.1848



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点击次数:  更新时间:2018-04-11 09:29:55  【打印此页】  【关闭