为了解齿轮箱内部润滑油和空气多相流瞬态流场情况,采用浸入固体法结合VOF(Volume Of Fluids)多相流模型,对超高压柱塞泵动力端齿轮箱润滑油的甩油过程进行计算流体动力学仿真分析。通过分析得到齿轮箱内润滑油分布情况、齿轮表面润滑油速度和体积分数,以及截面压力,进而可以对齿轮箱内部润滑油飞溅润滑过程进行预测。

超高压柱塞泵缸套在工作过程中承受脉动载荷作用,设计过程中需要考虑其疲劳寿命对可靠性的影响。根据缸套的结构形式和载荷特点,得到了脉动应力的幅值和影响因素。基于自紧增强理论设计了一种分层套接缸套结构,并分析了尺寸参数、材料性能以及过盈量对高压工作状态下内壁面切向应力的影响规律。在不改变缸套外形尺寸以及功能的前提下,以套接尺寸和过盈量为设计变量,以工作状态下缸套内壁最大切向应力等于0为目标,结合响应面法和APDL模型进行优化设计,得到了设计参数组合并验证其输出值的准确性。结果表明选取合适的套接设计尺寸可大幅降低内壁面的切向应力脉动幅值,且平均应力为压应力,进而提高了缸套的疲劳寿命。

为了优化柱塞泵的迷宫密封结构减少泄漏量,选取密封槽角度、高度、宽度等参数为优化变量,以泄漏量最小为优化目标,采用神经网络响应面对迷宫密封结构建立了优化模型,并分析了各设计参数对泄漏量的影响;基于建立的响应面模型,以泄漏量最小为优化目标,应用遗传算法进行了优化计算,优化后的迷宫密封结构的泄漏量比原型降低了97.3%,并对优化后的结构应用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)进行了验证,结果表明该优化结果比较准确。

为了分析阀芯开启、关闭过程的瞬态流场情况,采用动网格技术和六自由度(6DOF)模型对进排液阀进行了CFD仿真分析,得到了其开启、闭合过程中的速度场和压力场不同时刻变化情况,表明了进排液阀详细的启闭过程。计算结果表明,采用的计算方法较好解决了由于活塞、进排液阀阀板运动所引起的计算区域变化问题,实现了进排液阀吸入、排出过程的瞬态流场分析。