高速外嚙合齒輪泵多控制體積內動態空化演變機理研究

《高速外嚙合齒輪泵多控制體積內動態空化演變機理研究》是依託北京理工大學，由周俊傑擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：高速外嚙合齒輪泵多控制體積內動態空化演變機理研究
• 依託單位：北京理工大學
• 項目負責人：周俊傑
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

空化時氣體析出，油液彈性模量減小，造成齒輪泵容積效率降低，壓力脈動增大，穩定性變差。受齒輪泵流場結構、油液內氣體析出消解動態效應以及壓力流量耦合作用的影響，空化演變規律和對流動特性的影響機理非常複雜，對此目前還缺乏深入的認識和成熟的理論分析方法。本項目擬針對油液內空氣析出消解現象，採用理論與試驗相輔證的手段，開展油氣兩相氣泡動力學和空氣析出消解速率研究；進一步考慮連通容積內氣體隨油液的流動影響，結合控制容積內氣體和液體的質量守恆方程，建立連通容積內油液含氣率模型，研究流場中過流通道上油氣兩相流特性；在此基礎上，耦合齒輪泵流體動力學模型，研究空化時齒腔壓力、容積效率、壓力脈動的變化規律，進而揭示其對齒輪泵流動特性的影響機理。本項目研究成果將為準確分析齒輪泵空化演變過程提供理論支撐，也將為高速齒輪泵防範空化設計提供新思路。

結題摘要

空化或氣穴對液壓系統和液壓元件的流量品質、振動噪聲特性有重要影響。空化時氣體析出，油液彈性模量減小，造成液壓泵容積效率降低，壓力脈動增大，穩定性變差。外嚙合齒輪泵作為常用的液壓元件，高速化是其發展趨勢，空化是發展高速齒輪泵的主要挑戰之一。本項目圍繞油液內空氣析出消解效應、連通容積油液含氣率模型和高速齒輪泵多控制體積內動態空化演變機理三方面開展了基礎研究。首先，考慮了油液內空氣析出消解效應，對經典的氣泡動力學模型進行了修正，獲得了穩定狀態下氣泡半徑的解析公式，並得到了試驗驗證。其次，建立了油液含氣率模型，研究了油液內氣泡半徑分布規律，擬合了氣泡半徑機率分布函式。並將含氣率模型套用於節流口流動問題分析，實現了對節流孔質量流量的準確計算。最後，基於AMESim建立了齒輪泵耦合模型，分析了空化時齒輪泵建壓過程、效率和壓力流量脈動的變化規律，探明了齒輪泵空化演變對其流動特性的影響機理。該項目為液壓泵空化分析提供了新的方法，為液壓元件防空化設計提供了理論基礎。