【摘 要】
：
燃油泵是航空航天业中飞行器系统的核心零部件,是整个系统的动力装置。在实际工程应用中,燃油泵的运行环境非常复杂,其叶轮叶片容易发生空化。本文以一台螺旋离心式燃油泵为研究对象,对其叶轮叶片进行了结构优化及三维模型构建。结合燃油泵的空化流动特性,建立了必需空化余量与无量纲化的叶片几何参数之间的数学模型。基于RNG k-ε湍流模型和Zwart空化模型,实现了燃油泵空化数值模拟。通过试验验证和数值模拟相结合
【基金项目】
：
国家重点研发计划项目,叶片泵多目标水力设计方法及气液两相增压输送关键技术（2018YFB0606100）；
论文部分内容阅读
燃油泵是航空航天业中飞行器系统的核心零部件,是整个系统的动力装置。在实际工程应用中,燃油泵的运行环境非常复杂,其叶轮叶片容易发生空化。本文以一台螺旋离心式燃油泵为研究对象,对其叶轮叶片进行了结构优化及三维模型构建。结合燃油泵的空化流动特性,建立了必需空化余量与无量纲化的叶片几何参数之间的数学模型。基于RNG k-ε湍流模型和Zwart空化模型,实现了燃油泵空化数值模拟。通过试验验证和数值模拟相结合的方法,对燃油泵空化性能进行了分析。获得了燃油泵定常流动特性,考察了叶轮叶片结构对燃油泵空化特性的影响。分析了燃油泵扬程、效率、压力及必需空化余量随着叶片后掠角θ与进口位置系数λ的变化关系。获得具备高抗空化能力的叶轮叶片,从而实现改善燃油泵空化性能的目的。具体研究结论如下:（1）对燃油泵原模型分别进行了试验验证和数值模拟计算,分析了燃油泵空化特性。对燃油泵进行数值计算,发现在0.6Qd工况下燃油泵的必需空化余量NPSHr为2.97m,而从0.6Qd增大到1.2Qd工况的范围内,NPSHr增加了2.36m。观察了叶轮流道内压力、GVF分布及空泡发展状态,可知燃油泵在小流量工况下运行时比在大流量工况下运行时的抗空化能力要强。（2）对燃油泵叶轮叶片设计了后掠角度分别为20°,40°,60°,80°和100°的模型,并与原模型进行比较。分析了这6种方案下燃油泵外特性、空化特性及空化流场的变化关系。为了研究后掠角度与必需空化余量NPSHr之间的关系,建立了相关的函数。随着后掠角度的增大,在0°到60°的变化范围内,相对空化系数NPSHr*从1减小到0.79;后掠角度从60°增大到100°的范围内,NPSHr*增大到1.29。可知叶片后掠60°的燃油泵NPSHr最小,该模型的空化性能最佳。（3）基于空化性能最佳的叶片后掠60°的模型,设计了进口位置系数λ分别为0.2,0.4,0.6,0.8,1的燃油泵叶轮,并与原模型对比。建立了相对空化系数NPSHr*与进口位置系数λ之间的函数关系,进口位置系数λ增大到0.8时,NPSHr*从1降低到0.64,燃油泵空化性能逐渐增强;进口位置系数λ从0.8增大到1时,NPSHr*反而增大到0.75,此时空化性能减弱。设计合理的叶片进口位置系数,可以有效改善燃油泵的空化性能。燃油泵叶片进口边位置系数λ=0.8时必需空化余量最小为3.26m,空化性能最佳。综上所述,对燃油泵叶片进口边后掠角和位置进行改型设计后,发现其抗空化性能有明显的改善。通过对结构的优化设计提高燃油泵空化性能具有重要意义。本文燃油泵叶轮的改型设计为实际工程应用提供了相应的理论支撑和技术支持。
其他文献
因螺旋轴流式气液混输泵具有输送气液两相混合介质的巨大优势,成为开采深海石油和天然气的主要核心设备。叶轮流道内气相聚集和气泡运动轨迹已得到广泛的研究,而其流动分离造成的介质流动阻力增加问题还未得到深入的探讨。结合欧拉多相流模型和SSTk-ω湍流模型,对螺旋轴流式气液混输泵进行数值计算。探究在设计流量工况条件下,仿生波形前缘结构、涡流发生器凹槽结构和导流槽结构对螺旋轴流式气液混输泵内流减阻的影响。主要
液压系统在工程机械中的应用十分广泛,柱塞泵作为其核心动力源,由于其体积小、功重比大、变量方式多的优势而被广泛应用。但是柱塞泵在工作时存在振动大、噪音高等问题,而缸体作为柱塞泵中的关键零件,在工作时产生的振动会对其组成的液压系统产生诸多危害。基于此,本文使用Pump Linx对柱塞泵的内部流场进行数值计算,研究了不同转速和负载下出口流量和柱塞腔内部压力的变化规律;然后联合动力学软件ADAMS建立了柱
随着“中国制造2025”的到来,液压工业已正式迈入4.0时代。在此背景下液压技术将迎来更大的挑战,对元件和系统的性能要求也将变得愈发重视。柱塞泵作为液压系统的动力源,是实现机械能向液压能转换的核心元件。但由于其特有的组成结构与复杂的工作原理,导致它在工作过程中不可避免的会出现振动和噪声等有害现象,进而直接关乎到整个液压系统的工作状态,影响系统的使用。本文以斜盘式轴向柱塞泵为研究对象,将降低其流体噪
风能具有清洁可再生的特点,近年来得到了快速发展。目前世界装机容量已超过837GW,且在未来几十年全球将会持续增大。风力机长期处于长周期、高波动强度的湍流环境中,大气湍流相干结构和风力机之间的相互作用随着风电场建设规模和装机容量的增加变得愈加复杂,对风力机尾流演化、发电效率、机组载荷、使用寿命和风电并网等都产生了不利影响,但目前人们对于大气边界层湍流相干结构对风力机气动性能和尾流的影响的理解和认识尚
搅拌反应釜作为将两种或多种介质相互之间彼此分散,达到均匀混合或悬浮、乳化等状态的重要生产设备,在有机化工、合成材料等行业有着广泛应用。制备化工产品过程中,釜内介质种类、含量及物理性质随反应进行不断变化,釜内流场呈现复杂的多相湍流特性。目前,对于特定搅拌反应过程的搅拌反应釜结构优化,局限于依据经验公式阶段,关于釜内多相混合特性的研究不够深入。本文以制备聚偏氟乙烯过程中多相搅拌反应釜为研究对象,设计出
球阀是先导式阀结构中常用的一种阀结构。先导球阀因其结构简单、阻尼系数较小等原因,在液压系统中扰动因素的激励下易出现失稳振动的情况。而阀芯的振动又会引起系统大幅压力波动,影响系统工作稳定性。因此研究先导级球阀阀芯的轴向振动现象,抑制阀芯振动,对提高其工作稳定性具有重要意义。本课题采用流固耦合仿真计算与实验研究相结合的方法,对先导级球阀的静动态特性进行了研究,具体工作内容如下:一、研究了先导级球阀阀芯
深海油气资源的高效开发对能源安全供给有着极为重要的战略意义,以气液混输泵为核心的多相混输开采技术可以更加绿色、节能、高效的进行深海油气田的开发。其中,螺旋轴流式气液混输泵以其结构简单、输送流量大和对固体颗粒不敏感的优势成为气液混输泵的首选泵型。但其在输送中高含气率的流体介质时,在叶轮流道中有明显的气团堵塞流道的现象发生,进而影响了输送效率,故提升中高含气率下混输泵的输送效率成为行业内亟待解决的问题
以长江经济带某沿江化工企业腾退地块为例，开展了典型沿江腾退地块土壤与地下水的人体健康风险评估和污染现状评价。结果表明：场地土壤污染相对较轻，无关注污染物；地下水存在一定程度的污染，关注污染物包括苯、甲苯、1,2-二氯乙烷和C10-C40;地块土壤和地下水中污染物风险值均不超过可接受风险水平，但苯的致癌风险和非致癌危害商贡献率最大；对于企业历史生产区域，存在污染物超标但风险可接受，长期监测和回顾性风
近年来我国陆上风电发展发展迅猛,沙尘天气频发地区的风力机叶片涂层的冲蚀磨损会严重影响风力机的气动特性、发电效率、维护成本及使用寿命。然而当前研究中并未建立针对风力机叶片涂层的可靠的沙尘冲蚀模型,无法准确预测风力机叶片表面的磨损。因此,探究现役风力机叶片涂层的冲蚀磨损特性并建立符合其性质的冲蚀预测模型,对于沙尘环境下风力机叶片磨损问题研究具有重要研究意义和工程应用价值。本文通过因素轮换法在风洞风沙冲
水下机械装备是开发与探索海洋的主要工具,随着制造技术、工业水平的进步水下机械装备需要满足更深海洋深度的使用场景。因此对水下机械装备提出更高的要求。水下液压系统作为水下机械装备重要的组成部分,具有传动可靠,功率质量比大等特点。海水压力补偿器作为水下液压系统的核心元件,需要满足不同海洋深度下的工作环境并保证回油路压力略高于外界海水压力,防止外界高压海水渗入进液压系统造成系统故障。本文研制了一种海深自适