Profile Design and Numerical Calculation of Instantaneous Flow Rate of a Gerotor Pump

Gerotor pump is a special kind of internal rotary pump, which contains a trochoid profile (commonly called as cycloid). Generation of trochoid is normally realized by external rolling method, namely a circle rotating on a fixed circle without slipping. This paper proposes derivative process of the trochoid profile by means of internal rolling method, which is that internal surface of a circle contacts with a fixed circle and rotates around it without slipping. Moreover the instantaneous flow rate can be obtained by numerically calculating the change ratio of area between the inner and outer rotors in the outlet region of the gerotor pump, which avoids to complicatedly derivative process.

螺杆泵转速对油水旋流分离管流场特性的影响

旋流分离器在井下采油螺杆泵作用下会发生复杂的振动现象,对旋流分离器内部流场造成一定影响。为研究螺杆泵不同转速下旋流分离器内部流场的变化规律,以同井注采工艺中螺杆泵作用下的旋流分离管柱为研究对象,针对振动壁面旋流分离管柱结构及工作特点,基于计算流体动力学方法、计算固体力学方法以及流固耦合理论,建立流固耦合力学模型;利用流固耦合分析方法,对双螺杆泵转动条件下井下旋流分离管柱内速度场、油相分布、涡量及湍动能等流场特性进行分析。分析结果表明:随着螺杆泵转速升高,分离器内切向速度和轴向速度强度逐渐减弱,径向速度的不对称性逐渐加剧,转速的周期性变化还会造成径向速度场分布的偏移;螺杆泵不同转速下旋流分离器内部涡量分布不同,随着转速升高,溢流管以及锥段部分附近相关流场的涡旋明显增强;旋流器溢流口附近油相体积分数会随着螺杆泵转速的升高而减小;不同螺杆泵转动状态下,大颗粒油滴的分布不同。所得结果可为螺杆泵井下旋流分离同井注采系统的设计及螺杆泵的转速设定提供参考。

分采泵迷宫密封泄漏率的动网格技术分析

分层采油泵作为油田开采中、后期常用设备,其柱塞与泵筒间的密封常采用迷宫密封,由于井下高温高压的工作环境,密封间隙漏失成为影响泵效的主要问题。为探究压差流和剪切流对密封泄漏率的影响,基于计算流体动力学和Fluent动网格技术对密封间隙流场进行仿真实验,利用动网格中网格弹性光顺和网格重构的方法,避免了由运动壁面引起的网格畸变,进一步揭示间隙流场的特性。研究结果表明:在瞬态仿真中由运动壁面引起的剪切流作用更加明显,剪切流速的增大使边界层厚度变薄,进而影响泄漏率;间隙宽度、两端压差和柱塞运动速度对泄漏率均呈现正相关的关系;泄漏率主要受间隙宽度和压差流的影响,受剪切流影响较小。

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。

BC300Z轿车转向系统计算与设计

介绍了一款乘用车转向系统的基本计算方法。以整车转向系统转向性能需求为基准,以标杆车型、参考车型原始使用数据为参考,通过理论计算、数值分析等方法,就转向系统中液压助力齿轮齿条式转向器或电动助力齿轮齿条式转向器技术参数选择、转向油泵流量以及电动转向器电机输出力矩匹配选择的计算公式进行了推导和详细说明,并在实际的工作中得到广泛应用。

三油口轴向柱塞泵的结构设计与特性分析

针对泵控差动缸的流量不对称问题,研究具有3个配流窗口的轴向柱塞泵的非对称配流原理,并基于此原理利用剩余压紧力设计新型配流盘结构,通过PumpLinx仿真与实验验证相结合的方法对泵的性能进行研究,分析过渡区结构对柱塞泵压力、流量特性的影响。在实验台上对不同工况下泵的压力、流量和噪声等基本特性进行测试,验证了新结构的合理性。新型配流方案不仅能补偿差动缸的流量差,还能输出2种不同的压力、流量,实现了液压泵直接控制差动缸的理想效果。

滑油泵气液两相流动传热实验平台搭建与应用

设计并搭建一套用于滑油泵气液两相流动传热及空化性能测试的实验平台。该平台以旋板式滑油泵为实验对象,进行了滑油夹带气入口条件下旋板泵的气液两相流动特性实验,获得了旋板泵吸排油流量、泵出口压力时频特性、泵振动加速度时频特性、以及入口流型对旋板泵吸排油性能影响规律。结果表明,所搭建的实验平台能够完全满足滑油泵气液两相流动传热特性实验。同时也可开展能源动力类研究生教学实验。

冰箱压缩机曲轴油孔壁厚对上油能力分析

冰箱压缩机在使用中因曲轴润滑不良出现拉伤磨损问题较突出,而压缩机润滑系统的动力来自于曲轴,因此对曲轴的优化设计非常重要。通过研究影响某款压缩机曲轴的上油量的几何因素,计算螺旋粘性泵的上出油口和分配泵的交点距离螺旋粘性泵壁面的距离这一参数对曲轴上油量的影响。计算结果表明,这一距离越小,曲轴的上油量越高。对计算结果做了实验验证,计算结果和实验结果保持了很好的一致性,为曲轴的上油能力分析和优化提供了指导和借鉴。

轴向柱塞泵配流副油膜润滑及结构优化研究综述

在轴向柱塞泵中,配流副是最容易出现流量脉动和磨损失效的关键部件之一。分别研究油膜润滑、结构参数和液体性质等因素对轴向柱塞泵配流副性能的影响,重点总结归纳轴向柱塞泵配流副油膜润滑和结构优化的研究进展,提出改善配流副性能的规律和方法。最后对轴向柱塞泵配流副领域未来研究方向进行了总结与展望。

立式混流泵组电机漏油技术分析与应对微探

针对某立式混流泵组电机漏油严重、运行摆度大、振动大的问题,从电机设计、制造加工以及安装等方面制定了漏油预防与处理方案,通过改进电机设计结构、修复方式和安装工艺,圆满解决了上述问题。该方案贴合设备运行工况,能显著提升泵组运行的安全和稳定性,同时可为类似泵组电机漏油故障处理提供借鉴。

固-液-温耦合作用下油液特性对大排量柱塞泵流量脉动的影响

挖掘机、盾构机等大型工程机械工作过程中,由于工况复杂、环境多变,其液压系统动力元件大排量柱塞泵相较于常规柱塞泵存在更大的液压冲击,进而引起较大的流量脉动与压力脉动。为降低大排量柱塞泵在挖掘、盾构等工况下的流量、压力脉动,减小油液介质对下游元件的冲击损坏,以及为选择油液介质方法提供理论指导,文中搭建了基于温度场影响的油液动力黏度、密度与体积弹性模量数学模型,在此基础上建立固-液-温耦合作用的柱塞泵数学模型;并使用ADAMS、AMESim软件完成固-液-温耦合作用下750 mL/r柱塞泵联合仿真,得到不同温度影响下柱塞泵流量脉动与压力脉动变化规律;通过整泵试验探究油液温度对柱塞泵压力脉动的影响规律,验证了750 mL/r柱塞泵固-液-温耦合联合仿真模型的正确性。针对油液的3种特性,分别使用正交试验法与单因素分析法考量其对柱塞泵流量脉动率的影响程度和规律。结果表明:柱塞泵出口流量脉动、压力脉动随温度的升高而增大;在设定工况下,油液体积弹性模量对流量脉动率影响占比为97.19%,密度占比为2.03%,动力黏度占比为0.78%;为降低油液特性对柱塞泵出口脉动率的影响,应选择体积弹性模量较大且密度较小的液压油。

基于AMESim的摆线泵仿真及配流面优化

为提高某款内啮合摆线齿轮式机油泵的容积效率,降低其流量脉动率,对其理论配流面构形进行了理论计算,并针对实际配流面构形进行了定量优化。通过建立基于AMESim的机油泵仿真模型,进行优化后配流面构形对机油泵容积效率及流量脉动的影响研究。结果表明:将平行式配流面改为夹角式配流面,且配流面内边界半径减小4 mm后,给定单一齿腔与进排流域的重叠面积有所提高,1000、2000 r/min的转速下容积效率分别提升2.4%、4.2%,流量脉动率分别降低11.4%、23%;进油迟闭角Δβ=5°的增设使1000、2000 r/min转速下的容积效率分别提升0.4%、0.5%,流量脉动率分别降低2.1%、5%。

变位系数对渐开线内啮合齿轮泵困油容积和流量脉动特性的影响

合理地选取齿轮的变位系数,是降低困油容积和流量脉动的有效措施。为具体分析变位系数对内啮合齿轮泵困油容积和流量脉动系数的影响,根据啮合定理建立渐开线内啮合齿轮泵的数值模型,采用扫过面积法求解内啮合齿轮泵的困油容积和瞬时流量,并分析困油容积和流量脉动随变位系数变化所受到的影响。结果表明:在其他参数保持不变的情况下,总变位系数不变时,随着小齿轮变位系数的增大,困油容积先减小后增大,瞬时流量逐渐增大,流量脉动率减小。

四配流窗口轴向柱塞泵流场仿真与分析

泵控系统具有能量效率高的特点,四配流窗口轴向柱塞泵可直接闭式控制差动缸运动,也可单泵闭式控制两个对称执行器。为分析柱塞泵内部流场特性,运用流体仿真软件PumpLinx建立柱塞泵内部流场网格模型,考虑摩擦副油膜,通过用户自定义函数定义网格运动,在不同工况下对柱塞泵进行流场仿真,得到了排油口流量曲线、柱塞腔压力曲线、速度云图和压力云图。通过对比仿真结果与理论计算结果验证了流场模型的准确性,为四配流窗口轴向柱塞泵结构设计及优化提供参考依据。

气体添加对叶片泵输油过程压力脉动影响的数值研究

为了研究气体添加对泵内流场及压力脉动特性的影响,本文基于ANSYS_CFX对一叶片式输油泵内纯油及油气两相流动进行数值模拟,其中两相工况的含气率为1%、0.5%和0.1%。沿流动方向在叶轮和导叶流道总共设置8个监测点,并对其压力脉动的时域和频域特性进行分析。结果显示:添加少量气体对叶轮流道内压力脉动影响较小,而对导叶中后部流道内压力脉动抑制明显,该处压力脉动降幅可达50%以上。通过对纯油和气体添加工况的流场分析,发现添加少量气体可改善泵内压力分布和导叶流道的旋涡结构,使该区域的流动更加平稳;所添加气体将在导叶中后部流道发生聚集,聚集区域与旋涡区位置接近,且聚集气体可对该区域的压力脉动能量起到吸收作用,从而减弱流体压力脉动。

滚动转子式油气混输泵工作特性试验研究

滚动转子式油气混输泵正在天然气开采领域快速推广,其试验研究有助于为泵头理论分析和正向设计建立基础,对于实现高性能泵头研发和推动天然气开发具有重大价值。通过搭建宽工况、高稳定性、高精度的内循环试验平台,开展了某型滚动转子泵工作温度、压力、排量和功耗测试试验,完成了其工作特性分析,全面建立了泵头工作机制,证明了该类泵头性能的优越性。研究结果表明:在油气混输作用下,滚动转子泵的缸内气体增压过程趋于等温压缩,工作腔温升有限,排气温度能够维持在55℃左右。滚动转子泵虽然在天然气开发领域作为压缩机使用,但更多地体现了泵的工作特性:泵头实际排量与转速和进气压力呈正比,与进排气压差线性负相关;泵头容积效率与进排气压差线性负相关;泵头功耗与进排气压差线性正相关,但与进气压力无关,且随转速升高其增长幅度不断上升;滚动转子泵的出口压力脉动远低于往复式天然气压缩机,而其增压橇外输压力脉动几乎被完全削减,体现出了重大设备优势。研究结果可为油气混输泵的设计与应用提供参考。

混合式油气混输泵内部流动分析

为分析混合式油气混输泵内部流动情况、探索混合式叶轮结构对混输泵性能的影响,该文基于Pro/E及Fluent等软件,对混合式油气混输泵建立全三维流场。并采用Mixture多相流模型、Standard k-epsilon湍流模型以及基于Pressure-Velocity耦合计算的Simple C算法。以理想状态的水和空气作为多相介质,通过改变含气率(GVF)等工况,分析了混合式油气混输泵的内部流动情况,以及不同外径的混流式叶轮对油气混输泵外特性的影响。结果表明:混合式油气混输泵相较于原型泵的扬程和效率得到提高,混流式叶轮内的气液分布较为均匀,随着混流式叶轮外径的增大,扬程提高越明显;在相同混流式叶轮外径下,随含气率提高,扬程逐渐下降,叶轮出口边出现气液分离,但流道内湍动能基本不发生变化。

航空发动机多级滑油泵仿真计算及试验验证

滑油泵作为航空发动机润滑系统重要零部件,其工作性能的好坏直接影响航空发动机的使用安全。同时,转速流量特性及高空特性是评价航空发动机滑油泵工作性能的关键参数。以某型航空发动机多级滑油泵为研究对象,利用PumpLinx仿真计算软件及滑油泵真空试验台,通过仿真计算和试验验证相结合的方式,对多级滑油泵的转速流量特性和高空特性进行分析。结果表明:多级滑油泵的出口流量随转速升高而增大;在不同转速下,随着进口绝对压力的降低,多级滑油泵内部的空化现象不断加剧,含气率不断增大,流量不断减少,且下降幅度越来越大。

新型复合生产管柱在海上高压高气油比油气田的应用研究

目前,海上油气田开发通常采用自喷生产管柱或电潜泵生产管柱,已探明的部分特殊油气田具有地层压力高、气油比高以及压力衰竭快的特点,后期需采用电潜泵人工举升开采,常规生产管柱无法满足此类油气田安全经济高效开发要求。该文提出一种兼备自喷生产和电潜泵人工举升两种生产方式的新型复合生产管柱,并应用于南海西部涠洲X油田,实现了该油田安全经济高效开发,为海上类似特殊油气田开发提供参考。

沿江泵站电机定子和转子轴向偏差的处理分析

为解决某立式X流道双向泵站配套电机安装过程中推力头卡阻的问题,采用理论分析结合现场量测的方法进行了分析。发现原因是定、转子生产中几何中心线出现了10mm偏差。为此针对不同安装整改方案进行了利害分析,确定了较优的整改措施。结果表明:整改方案成功解决了水泵电机的安装问题,满足了立式轴流泵机组安装规范要求,安装后经试运行检验机组性能正常。本文的整改思路和措施可为类似工程机组的安装方案借鉴,也可供电机产品设计参考。