Wankel泵效率表达与换算方法研究

Wankel泵是一种基于莱洛三角形的新型回转式容积泵,可同时输出较高的流量和压力,具有较好的输送性能。关于Wankel泵的效率表达及换算理论的研究仍较少,难以通过试验室内模型泵的水力试验指导应用中原型泵的设计与生产。因此,本文提出一种基于分项参数换算法的Wankel泵效率表达与换算方法。首先,分析Wankel泵的基本构成及工作原理,根据Wankel泵的缸体型线建立转子顶点的运动轨迹、速度以及加速度计算公式。其次,基于能量守恒推导Wankel泵的扬程计算方程,并分析原型泵和模型泵在相似工况下流量和扬程的相似关系。随后,基于Wankel泵的结构特点,构建泵的机械损失、水力损失和容积损失的表达式,通过分析表达式的构成,提取各损失的损失系数,并基于流量和扬程的相似关系分析各损失系数的相似换算方法。根据损失和效率之间的换算关系,建立Wankel泵总效率表达式及相似换算公式。最后,搭建Wankel泵水力试验系统,开展不同型号、不同转速Wankel泵的水力性能测试试验,采用MATLAB遗传算法对总效率表达式进行拟合分析,并依据相似工况对相似换算公式进行验证。结果表明:在不同转速下Wankel泵总效率表达式的拟合优度均大于0.80,在相似工况下相似换算公式预测结果的平均误差小于5%,泵总效率表达式及相似换算公式均具有较高的准确性。所提方法可用于预测不同转速和扬程下Wankel泵的效率性能,为Wankel泵的设计与研发提供指导。