T01067∗Series Fuel Pump Pulp Molded Package Dynamic Drop Simulation

In this paper,combined with the actual situation encountered in the process of product transportation,the finite element analysis software ANSYS/LS-DYNA was used to simulate the dynamic drop process of the buffer packaging structure of T01067∗series fuel pump,and the simulation results were analyzed,and a conclusion was drawn.According to the fuel pump weight calculation buffer material thickness,according to the product size and structure design of the pulp molded cushion structure,simulation of static cushioning performance,and dynamic drop simulation,for the subsequent structural optimization cost reduction to provide early warning[1,2].Check the simulation production cost,reducemany times a large number of experiments and time,structure is ideal type prediction,find out the ideal optimization total,physical test,further optimization and improvement[3].

基于PumpLinx的燃油柱塞泵配流副抗气蚀研究

针对某型燃油柱塞泵耐久性试验后配流副出现严重气蚀现象,对燃油柱塞泵配流副抗气蚀原理进行理论分析,应用PumpLinx软件建立燃油柱塞泵流体域动态模型,仿真分析额定工况下影响配流副气蚀的因素。结果表明,随着进口压力减小、转速增大、温度增大,气蚀加重;配流盘阻尼槽三角槽宽度角度增大能有效抑制气蚀,三角槽宽度角度达到90°时,三角槽处气蚀几乎消失。根据仿真结果给出抗气蚀措施:进口压力由0.2 MPa提高至0.3 MPa,三角槽宽度角度由75°优化为90°。仿真和试验验证证明了该抗气蚀措施的正确性。研究结果为解决配流副气蚀问题提供了一种有效方法。

Two-dimensional piston pump: Principle, design,and testing for aviation fuel pumps

Aviation fuel pumps of the future are required to be highly efficient and lightweight.As such,this work presents the designs of various mechanisms and structures of advanced twodimensional piston pumps for aero-engines,and their universal kinematic design methods are detailed herein.The efficiency of various piston pump prototypes was experimentally tested at various speeds in an open circuit.The experimental results indicate that two-dimensional piston pumps have a volumetric efficiency>91%and a higher power–mass ratio than conventional fuel pumps under all the conditions studied.Furthermore,the structural and material problems encountered during testing can provide a blueprint for further improvement of the design and processing of two-dimensional piston fuel pumps.

基于二重威布尔混合分布的某型燃机燃油泵组件可靠性分析

燃油泵组件是机电一体化的产品,其在使用中获得的故障数据存在不同失效机理的情况,因此一重威布尔分布无法准确描述产品失效机理,而混合分布通过将多种失效分布进行耦合,能够充分描述产品失效机理。本文将二重三参数威布尔混合分布模型应用在舰船发动机附件故障分析中,基于某型燃机燃油泵组件的故障数据,通过数据分析直方图确定故障模型与模型初始化参数,通过Matlab非线性曲线拟合方法来估计二重三参数威布尔混合分布的参数。研究方法及成果能够为燃油泵组件可靠性分析及优化改进提供一定的借鉴。

基于Kriging的多阶段加点策略及离心叶轮汽蚀优化

为了实现燃油离心泵汽蚀特性智能优化设计,提出一种基于Kriging的多阶段主动学习加点策略。重点是建立3个阶段的加点策略,并明确各阶段加点策略的切换判据。基于一维函数、多维函数等测试函数,与单加点策略对比以验证多阶段主动学习加点策略的有效性。进而,以某型燃油离心泵为例,完成所提出加点策略在其汽蚀特性的优化应用。测试函数算例结果表明:多阶段主动学习加点策略达到相同精度所需时间稍长于单MSE策略,优于单EI策略与单CV策略;但相比单MSE策略,全局最优解局部精度更高。离心泵汽蚀特性优化结果表明:优化泵进口处压力损失降低且进口处回流、旋涡等局部流动减弱,蜗壳内压力梯度增大且其出口处旋涡流动减弱;优化泵的汽蚀系数提高30.83%,汽蚀余量下降9.14%,汽蚀比转数下降7.17%,泵内气体含量下降17.27%,所提出的方法有效地提高了离心泵的抗汽蚀性能。

基于运动法的航空发动机高速燃油齿轮泵卸荷槽设计与验证

高压、高速、高温化使得齿轮泵固有困油问题愈发严重,传统卸荷槽结构已难以满足高性能燃油泵设计要求。为此本文提出一种基于运动法的新型卸荷槽结构设计方法,通过构建困油模型并从整泵全局角度分析齿轮参数对困油各项性能的影响规律,以确定齿轮参数并为卸荷槽设计提供约束条件;其次基于齿轮运动规律和卸荷槽设计原则进行了某型燃油齿轮泵卸荷槽的设计,并进行了多个工况下新型卸荷槽和传统卸荷槽困油特性仿真对比;最后试制了样机并通过试验验证了卸荷槽设计的有效性。研究结果表明:所设计的卸荷槽与传统矩形卸荷槽相比,同工况下最大困油压力降低63.4 MPa,流量脉动率减小33.5%,空化区域更小,工作性能更优,能够显著缓解困油带来的不利影响。采用该结构卸荷槽的齿轮泵具有高的容积效率和长时抗汽蚀能力。

多源分布式换能系统构建理论方法研究与应用

“双碳”背景下分布式换能系统以其在低碳环保方面的显著优势逐渐在集中供热领域得到应用。本文针对分布式换能系统中热泵、太阳能集热器、板式换热器和燃料电池等关键单元提出了单元能耗评价方法,并通过EES软件对各单元进行了热力学建模以定量评价不同单元在不同工况下的经济性,进而提出分布式换能系统的构建方法以获得流程经济性最优化。以此为依据搭建了最优化流程,并以北京地区某小区为例分析了该系统的供暖季性能,最后进行了经济性和碳减排分析。结果表明:室外温度在-10~5℃范围内变化时,该新型分布式换能系统的COP为2.69~4.43,太阳能集热器效率为45.19%~61.87%,燃料电池日发电量为8047.4~32228.0 kW·h;与常规热力站相比,该新型分布式换能系统的运行成本节省率为32.66%~53.92%,碳减排率为69.07%~73.29%。

高压油泵阻尼孔对燃油系统压力特性的影响研究

为实现更高的热效率和更优的排放,柴油机的喷射压力不断提高。阻尼孔作为高压油泵等压出油阀的关键结构,对燃油系统的压力特性有重要影响。本文研究了阻尼孔大小对喷油器的喷射特性以及高压油管压力波动特性的影响,结果表明:随着阻尼孔由0.1 mm增大至2.0 mm,喷油器喷油持续期相对缩短,循环喷油量减小,这是不同阻尼孔对应的高压油管残余压力大小不同,以及不同阻尼孔大小对系统压力调节的速度不同的结果;此外,阻尼孔较小(0.1 mm)时,燃油系统存在二次喷射现象,而阻尼孔过大(3 mm)时,系统内还会存在零压区,即存在穴蚀的风险;对高压油管残余压力的频谱分析发现,阻尼孔较小时,高压油管内压力脉动与出油阀的运动存在较强的相关性,而阻尼孔较大时,压力脉动与回油阀的运动相关,即供油系统中多种阀件的运动是高压油管压力脉动的主要原因。

复合叶轮出口角及分流叶片偏置对高速燃油泵性能的影响研究

为研究叶轮出口角以及分流叶片布置方式对高速超低比转速燃油泵扬程和效率的影响规律,选取复合叶轮的4个因素,叶片出口角β_(2)、叶片数z、分流叶片周向偏置度θ和偏转角α,基于正交试验设计法设计16组不同参数及结构的复合叶轮,对正交试验结果进行极差分析后得出各因素对扬程和效率的影响规律以及主次顺序,并最终得到高速燃油泵复合叶轮的最佳设计方案。其次,基于CFD数值模拟对常规无分流叶片设计方案与最佳设计方案进行外特性及流场分析,结果表明:最佳方案的扬程和效率在整个模拟工况内均有所提升,其中在实际工况Q为0.5 m~3/h下扬程较常规方案提高了10.4%,效率提高了4.8%。除此之外,最佳方案实际工况下的内流场压力分布与速度分布更加均匀,有效削弱了叶轮流道内的大尺度旋涡以及间隙泄漏对主流的干扰作用。

基于蓄热装置辅助的燃料电池电动车供暖系统动态仿真

为了辅助燃料电池车辆预热,提升燃料电池在低温下的冷启动速率以及降低电动车能耗,该文提出了一种基于热泵和蓄热装置联合的燃料电池电动车供暖方案,并开展了燃料电池车辆系统动态仿真研究,对比了有无蓄热装置辅助的系统对车辆运行过程的影响。结果表明:在寒冷运行环境下,蓄热装置可确保驾驶循环工况下循环冷却液热量来源的连续性,相较于无蓄热装置的热管理系统,热泵和蓄热联合供暖方案可使空调系统能耗下降26%;利用蓄热装置辅助的供暖系统能够改善燃料电池电动车的冬季冷启动特性,优化车辆电池系统的热管理。

液环式航空燃油离心泵自吸性能

基于Mixture模型对液环式航空燃油泵进行自吸阶段的非稳态数值计算,研究自吸过程中燃油泵内气液两相分布的变化过程,对不同时刻下燃油泵内部含气率、气液两相分布、压力及速度流线、熵产率和湍动能变化规律进行分析.结果表明:燃油泵的吸气和排气主要集中在自吸过程的前期和中期;随着自吸时间的增加,各监测面的含气率逐渐降低,当自吸时间为3.00 s时,蜗壳出口含气率接近于0,自吸过程结束;泵内压力随相对距离的增加而增大,泵内同一相对距离平面压力随自吸时间的增加而增大;在气液混合时,高速区域主要集中在叶轮中间流道和蜗壳壁面处,低速区域则集中分布在隔舌附近和导叶出口;随着自吸过程的进行,泵内湍动能和熵产率也随之增大,泵内能量损失增大,主要集中在叶轮叶片、导叶叶片和蜗壳出口处.

面向电动燃油泵的电磁热耦合数值模拟

针对电动燃油泵的生热问题,提出一种周期性平均损耗的分布式热源模型。建立永磁同步电机的电磁-热双向耦合模型,并数值模拟电机各部件的损耗特性和其在不同转速时的稳态温度分布。结果表明:电动燃油泵在转速为6 000 r/min、供油压力为8 MPa时,其内部电机的最高温度可达407.8 K,位于定子铁芯的齿部,且温度沿径向向外逐渐降低至393.9 K;在高温环境中工作时,电动燃油泵的寿命与可靠性会随永磁体磁性的减弱而逐渐降低。

速腾轿车燃油系统故障检测方法

文章主要介绍燃油系统的组成及工作原理,通过对燃油系统的燃油泵、燃油压力传感器以及燃油压力调节阀的故障进行检测分析,从而总结归纳出3种泄压方式,有助于提高速腾轿车燃油系统故障诊断与检测的工作效率。

电动燃油泵驱动电机浸油冷却性能数值模拟

为了研究电动燃油泵驱动电机浸油冷却性能,基于冷却流体及电机各部件3维模型,充分考虑各部件发热功率以及材料属性等物理量的影响,采用有限体积法对电机流-热耦合场进行模拟仿真,分析不同边界条件对电机流场和温度场的影响。结果表明:在最大冷却燃油流量以及电机最高功率下,流道的压力损失和电机的最高温度均能满足电动燃油泵的运行要求;随着冷却流量增加或燃油粘度的增大,流道的压力损失增大,且在最大冷却流量下,燃油粘度每增大1 mm^(2)/s,压力损失增大约2 kPa;电机功率和入口温度对电机各部件温度的影响较大,各部件温升与燃油进口温度近似呈线性关系,而环境温度对电机温度场影响较小。研究结果为电动燃油泵电机浸油冷却流道的设计与优化提供了理论依据。

某主燃油泵调节器最小燃油流量不合格故障研究

针对某主燃油泵调节器随发动机试车检查最小燃油流量不合格故障产生的原因,结合发动机工作原理,开展了故障分析及相关改进措施验证;最终确定故障原因为燃油泵调节器调整试验器的测量系统涡轮流量计管路设计前置长度较短、漩涡流动增强、测量误差大导致。通过对试验器系统原理分析,制定改进行措施,在安装测量系统涡轮流量计时,增加其上游直管段长度排除了主燃油泵调节器外场试车最小燃油量不合格故障,而且为后续燃油泵试验器测量系统的设计提供了参考依据,这既保证了发动机工作的可靠性和安全性,同时也提高了试验器测量系统的测量精度。

工作条件对干法后处理高温熔盐离心泵影响的数值模拟研究

本文针对乏燃料干法后处理高温熔盐离心泵输送LiCl-KCl熔盐过程,开展了不同操作条件和物性参数下的数值模拟研究。基于Fluent数值模拟软件,选用标准k-ε湍流模型,压力和速度耦合采用Coupled算法,对比了熔盐泵水力性能和内部流场的变化情况。结果表明,不同工作条件下熔盐泵外特性曲线走向及内部流场压力、速度分布规律相一致。等流量工况下转速增大熔盐泵扬程、功率增大,最佳效率点向大流量偏移,推荐干法熔盐泵转速范围为2750~3150 rpm。泵的扬程、效率均随输送熔盐粘度的增大而减小。泵的扬程对输送LiCl-KCl熔盐密度的变化不敏感,随密度增大,泵的功率和效率均上升,相同条件下熔盐粘度对泵性能的影响大于密度。本文结果可为干法后处理高温熔盐泵设计和实验的改进提供参考。

面向EAST装置长脉冲高参数等离子体运行的真空系统性能提升

托卡马克核聚变装置真空系统为等离子体放电真空腔室提供良好的真空环境、洁净器壁、实时燃料注入及粒子排出等条件,直接影响高温等离子体的品质。真空系统作为EAST装置的重要组成部分,包括真空抽气系统、等离子体加料系统、壁处理系统以及测量与控制系统。针对EAST装置长脉冲高参数等离子放电的需求,对真空系统进行了一系列的升级改造,包括增加外置低温泵数量、研发大抽速及大容量低温泵、提高加料系统可靠性、增加偏滤器超声分子束注入系统、提高离子回旋射频放电功率>50 kW等。通过这些改造,增加了泵的抽气能力及加料系统的加料能力,提高了器壁的清洗效果,使等离子体放电真空室压力达到约1.5×10^(-6) Pa。真空系统的成功升级,促进了EAST装置,如>400 s高约束模(H模)、1056s长脉冲等离子体等多项创世界纪录成果的获得,为未来ITER及聚变堆真空系统的设计与运行提供了重要的参考。

EAST装置等离子体放电真空室抽气系统抽速标定及应用

真空系统是聚变装置的重要组成部分,EAST真空系统包括等离子体放电真空室和低温超导真空室。等离子体放电真空室又称内真空室。内真空室抽气系统直接影响装置的粒子排出,关系到高参数等离子体放电获得。EAST装置升级改造后的内真空室抽气系统主要包括主抽管道抽气子系统、偏滤器抽气子系统和低杂波加热系统抽气子系统,整个抽气系统使用了6台分子泵、14台外置低温泵和2套内置低温泵。采用粒子平衡的方法,对内真空室抽气系统各子系统进行了抽速标定。实验结果表明,最佳抽气性能区间在5×10^(-4)~5×10^(-3)Pa,并且随着真空室压力增大或者减小,各子系统的抽气速率均下降。对比改进前后的内真空室抽气系统的总抽速,改进后的最大抽速可达170 m^(3)/s,总体抽气速率提升20%左右。在百秒量级等离子放电参数下,利用标定的抽气速率数据初步评估了燃料粒子的滞留情况。本研究为等离子体放电的壁滞留与再循环控制以及其他相关物理实验开展提供了数据支持。

微型高速燃油泵空化数值模拟与试验研究

以某型微型高速燃油泵为研究对象,采用SST k-ω湍流模型与ZGB空化模型对不同工况下的空化内部流动进行数值模拟;采集了不同工况、不同高度下的X,Y,Z三个轴向的振动加速度,对有、无空化的振动特性进行了分析。结果表明,流量、转速、高度等参数变化对微型高速燃油泵空化特性有显著影响;在额定转速下,随着燃油泵进口压力的减小,空泡首先出现在泵进口弯管内侧及叶轮叶片背面,进一步扩大至整个叶轮流道,基本阻断了流动,叶轮中的含气率也从小于5%增大到了70%左右;仿真与可视化试验均可观察到空泡初生位置在弯管处,接着扩散至吸入弯管并逐渐增大,随后形成明显的气液边界线,最终导致完全断流;空化发生时,每个轴向在2倍叶频出现了明显的振动,依次增大趋势为X,Y,Z;随着高度增加,空化程度加剧,各方向振动频谱发生变化,最大峰值均呈现降低的趋势,但激发了较高频率的振动信号;振动功率谱密度幅值变化规律与空化发展程度相对应,可以作为泵内空化程度的表征。本文为微型高速燃油泵空化判别及空化流动控制提供了理论基础。

面向子午流道过水断面面积线性化的叶轮参数化优化方法

基于Bezier曲线控制点确定离心叶轮子午流道轴面型线的方法存在经验性强、设计效率不足等问题,因此,提出一种基于子午流道过水断面面积线性化的参数化优化方法。首先,给出一种离心叶片的全流程参数化水力设计方法。其次,以子午流道过水断面面积线性化为目标,基于二阶Bezier曲线完成叶轮的轴面优化设计。最后,采用上述方法对某型燃油离心叶轮进行优化设计及CFD仿真验证。结果表明:所提出的参数化设计方法能够有效实现离心叶轮的全流程水力设计,并保证了设计效率和精度;此外,相比原型叶轮,优化后其扬程提高了1.05%,效率提高了1.34%。上述结果验证了所提出的参数化优化方法具有一定的可信度。