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。

高速燃油离心泵空化特性分析

为揭示高速燃油离心泵内部空化形态及隔舌区域空化的发生工况,对其进行了非定常数值计算,分析了不同流量下高速燃油泵内空化流场特性及压力瞬态特性。结果表明:在不同流量下,空泡首先在叶片前缘生成;随着空化数降低,空泡在叶片根部及延伸叶片背面产生;在1.2倍设计流量下隔舌区域的空化在低空化数下发生;空化对叶片表面根部的压力载荷影响较大;叶轮流道监测点压力脉动主频为叶轮轴频;隔舌监测点脉动主频为叶频,在1.2倍设计流量下的低空化数下隔舌区域监测点压力脉动频谱上轴频倍频特征增强。

小型高速油泵性能试验系统设计

采用高速油泵是小型燃气涡轮发动机附件小型化与提高推重比的最有效方法,然而油泵在高转速工作时性能变差,使用前必须进行性能试验。为了配合某小型涡喷发动机传动系统的改进设计,开发了一套小型高速油泵性能试验系统,本文主要介绍该系统传动部分、液压部分、电气控制部分的组成、工作原理及其技术指标。

高速航空旋涡泵的设计研究

旋涡泵以其小流量、高扬程的特点而得到广泛应用。基于理论研究的基础上,按照航空发动机的设计要求对旋涡泵进行匹配设计。结果表明,所设计的旋涡泵相比同尺寸的离心泵具有明显的增压效果,因而将会大幅提升航空发动机性能。

高速油泵试验台CAT系统设计

采用高速油泵是小型燃气涡轮发动机传动系统小型化与提高推重比的最有效方法,然而油泵在高转速工作时性能变差,使用前必须进行性能检测。为此设计了一套高速油泵性能计算机辅助测试系统,主要介绍系统工作原理、数据采集硬件设计、传感器信号调理,以及在LabWindows/CVI环境下的测试软件设计。

高速航空燃油泵水力设计及两相流场数值模拟

为了满足下一代飞机发动机燃料供给的需求,根据供油系统的性能指标,确定燃油泵结构型式,基于速度系数法计算燃油泵的主要结构参数,完成高速燃油泵水力设计,建立其三维模型并进行网格划分。借助ANSYS-CFX仿真软件,基于RNG k-ε湍流模型及Zwart空化模型,实现燃油泵非空化及空化状态下的内流场数值模拟,分析其外特性变化趋势及压力、速度分布规律并预测其空化性能。结果表明:高速燃油泵扬程、效率、功率随流量的变化符合离心泵性能变化规律,且在设计点附近达到最高效率82.76%;有效汽蚀余量较大时,燃油泵扬程基本不发生变化,当有效汽蚀余量减小到一定值,扬程开始缓慢下降而后急剧减小,扬程下降3%对应的临界汽蚀余量为12.7m。

现代高速柴油机用共轨技术研究

分析了现代高速柴油机的技术特点和性能指标,总结了其对燃油系统的技术需求,针对共轨系统三大总成泵、轨和喷油器的关键技术指标,如喷油压力、容积效率、压力波动和喷油速率等,结合性能仿真计算和试验验证分析,提出了高速柴油机用共轨系统的设计思路和技术方案。

变汽液比条件下高速燃油离心泵非定常特性分析研究

为了明确高速燃油离心泵在汽液比变化下流场的非定常特性,以设计流量和小流量工况为例进行内流场数值模拟,重点分析叶轮流道内的非定常流动特点及压力脉动时频特性.给出汽液比与进口压力的映射关系以确定仿真边界,并对网格模型、仿真步长进行相关性检验.将仿真与试验结果对比,以验证仿真方法的有效性.随后,基于压力等值线和湍动能等分布结果分析其非定常流动特点,并利用快速Fourier变换对叶轮进口、出口的压力脉动进行时频特性转换.研究结果表明,在燃油饱和状态条件下,叶轮流道内的流动相对稳定,压力幅值主频为转频.随着汽液比的增加,叶轮进口产生了低压区且面积明显扩大,叶轮出口出现了不同程度的尾迹流,相同区域内的湍动能耗散率同样表现最为强烈.另一方面,随着汽液比的增加,叶轮进口压力逐渐降低,在设计流量下,微小的压力幅值主频为转频,而小流量下出现了其他倍频.同时,叶轮出口的尾迹流并未严重影响各监测点的压力幅值主频,此处压力幅值主频仍为转频.

某型中速柴油机高压油泵凸轮轴故障分析

为适应严苛的排放法规要求,高压共轨技术得到快速发展。某型中速柴油机在运行过程中共轨管压骤降,通过排查低压供油正常、各高压密封可靠,最终确定原因是高压油泵凸轮轴故障导致高压油泵失去供油能力,进而出现轨压骤降现象。拆检确定系油泵凸轮轴故障导致上述现象,建立故障树模型从材料理化分析、设计校核、加工及装配定位等方面逐一排查凸轮轴故障原因,对现有不足进行整改,并通过试验验证及使用验证对避免同类问题提出预防措施。

某航空发动机空中稳态α_(1)超偏关边界故障分析

本文针对某航空发动机空中稳态α_(1)超偏关边界故障,开展了故障树排查、机理分析、故障复现试验等工作。综合分析认为,造成该故障的原因是主燃油泵调节器高速电磁阀中衔铁卡滞在α_(1)偏关位置,电磁吸力不能打开活门,电磁阀通电不工作。衔铁卡滞的原因是隔磁垫断裂并重叠,衔铁受力失衡,沿着轴向局部镦粗,与壳体内孔卡滞;隔磁垫断裂的原因是隔磁垫采用线切割加工形成重熔层且存在裂纹,在高频(40Hz)冲击工况下,隔磁垫重熔层裂纹持续扩展并断裂。针对故障原因,采用取消隔磁垫、衔铁由平头结构改为锥头结构等优化措施,经样件制造、厂内试验验证、随附件及发动机长试验证,表明改进后的产品性能稳定。通过了各项试验验证,可有效防止该类故障发生。