针对某航空燃油离心泵在运行过程中由于空化导致叶片根部发生空蚀破坏的问题,设计了一种叶根圆弧结构形式,研究了其在不同空化数下的空泡分布特性和空泡的非定常变化规律,并分析了燃油泵叶轮流道和隔舌位置的压力脉动特性。研究表明在0.8Qd,1.0Qd,1.2Qd流量工况下,燃油泵临界空化数分别比原方案减小了4.4%,6.0%,1.8%;在相同空化数下,改进方案叶片表面压力载荷有所下降,其中在1.2Qd流量工况下,低压区占比最多下降7%;改进方案叶片根部空泡体积也有所减小,在1.2Qd流量工况下,空泡减少量最多可达51%;燃油泵内部多数监测点的压力脉动幅值下降较大,最高可达38.35%。研究结果显示了叶根圆弧结构可以显著提升燃油泵的空化性能,为高性能燃油泵的优化设计提供了一定的借鉴。

在模型水泵水轮机空化两相流动模拟研究中,通常不考虑水流压缩性对压力脉动的影响,但在原型水泵水轮机过渡过程计算中,该影响显著。因此,提出了一种可压缩的空化两相流动模拟方法来同时考虑液态水和气液两相中间混合物介质的压缩性。在该模拟方法中,结合液态水的弱可压缩模型和气液两相中间介质的状态方程得到了依据流场压力分布对流体密度进行修正的计算模型。采用该密度修正模型对一个原型水泵水轮机的甩负荷过程进行了模拟,研究首次在机组甩负荷过程转轮高压进口回流涡中捕捉到了空化现象。此外,研究发现,空化和转轮进口回流涡的耦合作用诱发空载工况附近出现了低于5倍额定转频的高幅值压力脉动。

轴向柱塞泵压力脉动既是引起液压系统转速波动、振动噪声以及输出稳定性的重要原因,也是获取故障信息的主要信息源。液压系统具有强噪声干扰特性,导致监测信号信噪比低,因此很有必要深度挖掘压力信号携带的系统运行状态信息。本文首先通过柱塞泵流量损失机理,来分析流量脉动与压力脉动之间的映射关系。之后基于标准Gabor变换对压力信号进行滤波重构。最后根据压力信号时域波形形貌,提出4个特征指标来分析不同运行工况下的压力脉动特点。实验结果表明标准Gabor变换能够准确提取信号中的高次谐波及相位频率。其重构的轴向柱塞泵压力脉动时域波形形貌,蕴含着丰富的运行状态信息。通过分析各工况下脉动的变化特点,为液压泵、马达及关键元件的故障诊断和健康评估提供了新的理论依据和方法支持。

针对液压阀内漩涡流场及其诱发振动噪声的非定常流动激励力特性,采用计算流体力学方法对内部漩涡流动进行了数值计算,分析了阀内涡系结构的成因及流动特性,对比了不同漩涡识别方法捕捉阀内涡系结构的特性。结果表明:液压阀的流量特性为快开型,阀内不同节流段的压力损失特性不同。液压阀内出现分离涡、对冲涡、死区涡和迪恩涡四种典型的漩涡结构,漩涡的成因各异。在不同工况下,迪恩涡区域的压力脉动均较强,且受流量和漩涡的叠加影响,压力脉动幅值与阀门开度不是线性相关,在50%阀门开度时,压力脉动幅值最大。对比4种不同涡识别方法发现,Ω-Liutex方法有助于识别液压阀内漩涡结构。

轴向柱塞泵产生的压力脉动是造成液压系统不稳定的原因之一。压力脉动会引起系统的振动和疲劳失效,甚至损坏元件造成巨大损失。柱塞泵的压力脉动主要是由于其运动方式产生的运动流量和自身结构造成的动态流量在阻抗的作用下形成。主要介绍和讨论了国内外研究人员在这一领域内的研究,包括压力脉动的产生原因,测量方法,各种因素对压力脉动的影响及优化方案,以及在泵的结构外部安置主、被动脉动控制器。作为进一步研究柱塞泵压力脉动的基础。

对比了流量计射流元件、涡腔自激振荡射流元件和附壁振荡射流元件的结构和工作原理，其中附壁振荡射流元件具有振荡频率可调节的特点，为了将该元件应用到液气射流泵内，以振荡射流这种新的形式进行工作，对该射流元件产生的振荡射流频率范围进行了分析，由测量元件壁面压力脉动的方法获得附壁振荡频率．结果表明：射流元件在结构尺寸固定，工作压力一定时，信号水流量和信号水导管长度存在合适的范围使元件正常工作，当超出该范围时，射流元件的主射流散乱；当工作压力范围为200～450kPa，信号水导管长度范围为300～1000mm，信号水流量范围为160-425gmin-1时，获得的附壁振荡频率范围为0．8～2．7Hz；提高附壁振荡频率方法之一是减小元件的结构尺寸．

将液压源管路系统的压力脉动近似为平稳随机过程。在频响特性的基础上,计算随机白噪声泵源流量脉动激励下管路终端压力脉动的均方差。分别采用首次超越破坏和疲劳累积破坏准则,对液压源终端管路随工作时间的可靠度变化历程进行了仿真,得到了泵源脉动幅值对管路系统可靠性的影响。结果表明,小于额定压力10%的压力脉动评估方法不能满足液压系统安全性要求。所提出的基于可靠性的液压管路系统耐随机压力脉动的评估方法,为液压系统的动强度安全性评估和设计提供了新的参考和指导。

双叶片固液两相流离心泵送广泛应用于农业、电力、环保、食品及采矿等行业。采用mixture模型对双叶片离心泵固液两相流进行了非定常瞬态模拟,研究了工况和颗粒物性(固体颗粒的直径、密度和体积分数)对泵内压力脉动的影响。结果表明与输送清水相比,不同流量下加入适当的颗粒能够降低蜗壳周向及隔舌顶端处压力脉动,最大降幅达39.62%;随着颗粒粒径的增大,蜗壳压力脉动先增大后减小;随着颗粒密度和颗粒体积分数的增大,蜗壳内压力脉动均逐渐增大,最大增幅分别为5.32%和6.97%;隔舌顶端处压力脉动随颗粒密度的增加而增大,但随颗粒粒径和体积分数的增大,均呈现先增大后减小的趋势;隔舌顶端处的流动冲击会降低压力脉动的主频。

为研究双叶片泵内非定常流动特性,采用RNGk-ε模型对由叶轮水体、蜗壳水体及叶轮进口延伸段水体组成的三维计算区域在设计工况下进行了非定常计算.比较了不同时刻泵内静压和相对速度的分布情况,同时分析了双叶片泵内压力脉动的时域图与频谱图以及瞬时扬程的变化.结果表明,在不同时刻同一流道的静压及相对速度分布并不相同,同一时刻不同流道的静压及相对速度分布也不相同,这主要和流道与隔舌的相对位置有关;双叶片泵内存在明显压力脉动,其中隔舌处的压力脉动最为剧烈.随着与隔舌距离增大,压力脉动强度逐渐减弱,压力脉动的主频等于叶轮转频与叶片数的乘积.该模拟对掌握双叶片泵内的流动规律、减少水力损失、提高泵效率提供了一定的理论依据.

针对微型挖掘机液压泵排油引起的不规则压力脉动和噪声,利用高精度测试系统检测不同条件下的压力脉动,分析引起压力脉动的原因以及压力脉动幅度与噪声值的表现关系,为解决类似故障提供借鉴。