基于机械虹膜机构的新型摆动泵及其流场分析

目前,国内外学者针对摆动泵的研究大多是集中于传统的摆动泵,而对于全新摆动泵结构设计方面的研究则相对较少。新型摆动泵存在结构复杂和流量脉动大等问题,为此,基于虹膜机构可变孔径原理,提出了一种结构简单的新型摆动泵模型,并对新型摆动泵进行了运动学分析和内部流场研究。首先,分析了新型摆动泵的工作原理,建立了新型摆动泵的几何模型,并推导出了虹膜机构位移、速度及相应的瞬时流量方程;然后,使用ICEM CFD软件对新型摆动泵进行了网格划分,利用Fluent软件的动网格技术,采用RNG k-ε湍流模型,对新型摆动泵的流体区域进行了数值模拟;最后,采用数值模拟的方式,得到了新型摆动泵内部流场在周期内的压力分布云图、速度分布云图和流量脉动曲线;并通过比对流量脉动曲线,验证了运动学方程的正确性。研究结果表明:新型摆动泵的结构设计是有效的,其最大瞬时流量为1387.2 L/min,满足设计需求;同时,新型摆动泵腔体内部的压力主要集中在虹膜机构围成的孔径位置,最大压力值为0.45 MPa;并且,腔体内部最大流速主要集中在出油口与进油口处,流速最大值可达62 m/s,速度曲线与流量脉动曲线具有相同的波形。该新型摆动泵丰富了新摆动泵的结构,可为以后对该类型泵的研究提供一定的参考。