凸轮和齿扇齿条复合驱动的新型往复泵仿真及分析

针对传统往复泵结构复杂、流量波动较大、凸轮驱动往复泵寿命短等问题,提出了一种凸轮和齿扇齿条复合驱动的新型往复泵,凸轮机构和齿扇齿条机构的交替工作驱动该往复泵的活塞做往复运动,使活塞呈现匀加速—匀速—匀减速的运动规律。建立了活塞的运动方程,并以三缸往复泵为例分析了往复泵的流量特性和相位误差角对流量脉动的影响,建立了凸轮和齿扇齿条复合驱动的三缸往复泵的动力学仿真模型,讨论了液力端载荷作用下活塞的运动特性。研究结果表明:凸轮和齿扇齿条复合驱动的三缸往复泵的流量脉动率仅为1.68%,已经达到曲柄滑块机构往复泵有空气包作用时的效果;相位误差对流量脉动存在一定影响,其大小应控制在±30′以内。仿真结果验证了所提出的凸轮和齿扇齿条复合驱动的新型往复泵的合理性与可行性。     

油压驱动海水往复泵的流量脉动及其控制

研制出了用于反渗透海水淡化系统的油压驱动海水往复泵,分析计算了其流量输出特性,针对存在的流量脉动问题,在往复泵出口设置蓄能器以吸收脉动。采用AMESim软件对带蓄能器的往复泵输出特性进行了仿真计算,结果表明,往复泵出口设置蓄能器能有效吸收脉动,影响其效果的主要因素是往复泵换向停留时间、蓄能器充气压力和蓄能器容积大小。     

基于AMESim的流量脉动仿真与抑制方法研究

针对除冰系统过大流量脉动引起的系统振动和加热器失效问题,推导了双作用往复泵系统的流量计算公式,分析了系统产生流量脉动的原因,用仿真软件AMESim分析了3台双作用往复泵的流量叠加特点,提出通过优化连杆长度抑制流量脉动的方法,并分析了优化法和相位分散法的抑制效果。结果表明:相位分散法的流量脉动抑制效果明显,增加连杆长度有助于减小脉动,但随着泵的数目增加效果减弱。最终结合两种方法可将流量脉动控制在14%。     

基于组合运动规律的新型圆柱凸轮往复泵的流量脉动分析

为防止破坏高分子除冰液的化学物理性质,现有国产飞机地面除冰系统采用传统往复泵进行供液。针对往复泵存在的流量脉动问题,设计了一种新型圆柱凸轮往复泵。该泵采用奇数缸空间对称的结构布局方式:在圆柱凸轮上均匀布置3根活塞杆,每根活塞杆左右对称驱动一组液压缸。对余弦曲线进行修正,设计了正弦加速—等速—余弦减速的组合运动规律,构造出一条平滑连续的新型加速度曲线。考虑多缸流量叠加平稳性,将各活塞杆运动的相位耦合,进而推导出圆柱凸轮的廓线方程。应用解析法建立数学模型,对比新组合曲线与余弦曲线的运动学特性,计算出流量脉动率。试验分析验证了仿真结果的合理性,该新型泵可有效抑制流量脉动,为民航除冰装备研制提供了依据。     

离心泵径向力的数值模拟与实验研究

在泵装置设计中,径向力的大小一直是人们所关心的问题。基于Fluent流体商用软件对一种离心泵的内流场进行数值模拟。比较径向力数值模拟结果与实验值,发现最大误差为8.1%,误差在设计流量工况下最小,测量精度最高,并且各流量工况下平均误差为4.34%,证明数值模拟预测离心泵的径向力是可行的。将离心泵数值模拟与实验的流量扬程曲线进行对比,趋势比较一致,误差不超过8.3%。在此基础上根据提出的径向力计算模型计算出泵在各流量工况下径向力的大小和方向。针对离心泵内部结构特征研制了一种径向力测量装置,开展径向力测量试验,得到了各工况下径向力的大小。     

齿轮齿条复合曲柄连杆机构的长冲程往复泵仿真及分析

曲柄连杆往复泵在石油钻采行业中应用广泛,但因为冲程短、冲次高、易损件寿命短等缺陷,限制了其进一步发展。文中针对上述缺陷提出了一种基于齿轮齿条和曲柄连杆的复合机构,将传统往复泵中的十字头结构替换为直齿圆柱齿轮,配合固定的上齿条和移动的下齿条,实现了活塞的长冲程往复运动。建立了活塞的运动方程,使用该复合机构的三缸往复泵动力学仿真模型,探究了在负载下活塞的运动特性和齿轮齿条的动力学特性,并对齿轮进行了疲劳分析。结果表明：新型往复泵活塞冲程比相同曲柄半径的传统往复泵增大了1倍,流量脉动率不会增大但脉动频率降低1倍,有效减少泵阀的开关次数,能较大地延长易损件的使用寿命;齿轮的疲劳寿命可以达到13 000 h以上。研究结果证明了该复合机构的可行性,为后续产品的开发提供了理论支持。     

基于FLUENT的高频电控电磁泵动态特性研究

针对汽车、航空航天等领域对往复泵新的需求,设计研究了一种高频电磁泵。分析了高频电磁泵的工作原理,建立了流动数值仿真模型。应用Fluent的UDF程序和动网格技术对电磁泵进行瞬态仿真计算,分析研究了进、出口单向阀的运动规律以及电磁泵腔中的压力、速度场的分布,并建立了流量测试试验平台,试验测试结果与仿真相吻合,验证了模型的正确性。基于上述研究基础,以电磁泵净输出流量最大为目标,研究分析了电磁泵响应时间对泵性能的影响,研究结果表明,缩短响应时间能够有效地提升电磁泵的性能。     

立式往复泵动力箱体优化与减振的研究

立式往复泵的结构强度与振动问题是工程领域的难题。本文以新型的立式三缸双作用往复泵动力箱为研究对象,基于有限元力学分析方法建立了数学模型,首先分析其在实际工况下的受力情况,对其强度与振动模态进行了数值计算与分析;再对其结构进行改进、计算与分析;最后通过试验测试证明了分析方法和结构改进的有效性。     

某舰船海水系统用膜片式电磁阀流通能力分析及试验

某舰船海水系统用膜片式电磁阀,其流通能力对系统的稳定运行有着一定的影响,针对此要求,建立电磁阀仿真模型进行了数值模拟,探讨其全开状态下流量系数和流阻系数,并搭建试验台进行了试验验证,结果表明:电磁阀流量系数试验测试值和数值模拟值均满足系统设计要求,二者在分析过程中具有相同的变化趋势,都是随测量段压差增大,流量也相应增大;电磁阀流量系数模拟值大于试验值,误差约为6.2%;流阻系数模拟值小于试验值,误差约为13.8%,二者误差相对较小,在系统允许范围之内,试验验证了数值模拟方法的适用性和正确性,具有一定的参考价值。     

用数字模拟方法预测毛细管气相色谱保留时间

提出了一种基于传统色谱理论并结合现代数值模拟计算预测化合物在毛细管气相色谱中保留时间的方法。对多种分离条件下目标样品的保留时间进行了数值仿真和预测。在程序升温恒柱头压和程序升温恒柱流量两种模式下，数字计算所得保留时间与实验结果偏差小于0．4％，能够满足保留时间预测分析的要求。同时，应用本法研究了流量控制模块压力传感器温度漂移误差对保留时间重现性的影响。