凸轮泵转子腔内部瞬态流动机理

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 轮泵的工作原理与应用

1．2．1 凸轮泵的工作原理

1．2．2 凸轮泵的特点和应用领域

1．3 轮泵国内外研究现状和发展趋势

1．3．1 轮泵转子型线设计理论和方法

1．3．2 凸轮泵转子腔内部流动数值计算及优化

1．4 研究思路和主要内容

2 凸轮泵转子型线设计理论和参数化设计

2．1 凸轮泵转子的基本型线方程

2．1．1 内外摆线转子型线方程

2．1．2 圆弧转子型线方程

2．1．3 渐开线转子型线方程

2．2 凸轮泵转子的理论型线方程与实际型线方程

2．2．1 理论型线方程

2．2．2 实际型线方程

2．3 轮泵转子型线优化方法

2．3．1 高阶曲线方程的型线过渡方法

2．3．2 轮泵渐变转子腔型线优化方法

2．4 凸轮泵主要几何参数设计方法

2．4．1 凸轮泵的排量及流量计算

2．4．2 凸轮泵的间隙设计

2．4．3 轮泵的*大半径设计

2．4．4 凸轮泵转子型线的参数化设计

2．5 小结

3 凸轮泵内部流动数值解析理论及方法

3．1 流动控制方程与求解方法

3．1．1 流动控制方程

3．1．2 湍流数值求解方法

3．1．3 求解流动问题的计算模型

3．1．4 主要湍流模型

3．2 凸轮泵内部空化流动的数值计算方法

3．2．1 均相流模型

3．2．2 空泡动力学方程

3．2．3 Mixture混合模型

3．2．4 基于输运方程的空化模型

3．3 计算域模型建立及网格划分

3．3．1 计算域模型建立

3．3．2 计算域网格划分与无关性验证

3．4 动网格技术

3．4．1 守恒型动网格流场模型

3．4．2 动网格重构算法

3．4．3 动网格更新模型的设置

3．4．4 动网格运动区域的设置及网格预览

3．5 用户自定义函数

3．5．1 正常启动的UDF编程

3．5．2 线性启动的UDF编程

3．5．3 非线性启动的UDF编程

3．6 小结

4 螺旋角对凸轮泵转子腔流量特性的影响机制

4．1 凸轮泵数值计算

4．1．1 凸轮泵数值计算模型

4．1．2 数值计算方法

4．2 螺旋角对凸轮泵转子腔流动特性的影响

4．2．1 螺旋角对凸轮泵转子腔流量特性的影响

4．2．2 螺旋角对凸轮泵转子腔内速度分布的影响

4．2．3 螺旋角对凸轮泵转子受力特性的影响

4．3 数值模拟和外特性实验比较

4．3．1 凸轮泵闭式实验台

4．3．2 凸轮泵性能预测和实验结果比较

4．4 小结

5 叶型数对凸轮泵转子径向激励力的影响规律

5．1 不同叶型数的凸轮泵转子参数与建模

5．1．1 研究对象与额定参数

5．1．2 不同叶型数的凸轮泵数值计算方法

5．2 数值计算结果分析与讨论

5．2．1 叶型数对凸轮泵转子腔内流量特性的影响

5．2．2 叶型数对凸轮泵转子径向激励力的影响

5．2．3 叶型数对凸轮泵转子腔内流动分布的影响

5．3 凸轮泵样机性能实验验证

5．3．1 凸轮泵闭式实验系统

5．3．2 性能实验与数值预测结果比较

5．4 小结

6 转子径长比对凸轮泵性能影响的数值分析与实验研究

6．1 凸轮泵转子径长比的设计参数

6．1．1 转子径长比的定义

6．1．2 转子径长比的主要参数

6．2 凸轮泵转子腔内数值计算与实验研究

6．2．1 转子径长比的数值计算

6．2．2 实验分析与讨论

6．3 凸轮泵转子腔内部流动数值分析与讨论

6．3．1 径长比对凸轮泵转子腔内流量特性的影响

6．3．2 径长比对凸轮泵转子径向激励力的影响

6．3．3 径长比对凸轮泵转子腔内部流动的影响

6．4 小结

7 凸轮泵转子腔内空化流动数值分析与实验研究

7．1 凸轮泵转子腔内部空化流动数值计算

7．1．1 不同线性启动方式的定义

7．1．2 空化流动数值计算方法

7．1．3 数值预测与实验结果比较

7．2 凸轮泵转子腔内空化流动规律

7．2．1 不同工况下凸轮泵转子腔内空化流动规律

7．2．2 启动特性对凸轮泵转子腔空化流动的影响

7．3 小结

8 凸轮泵渐变转子腔内部激励力控制机理

8．1 凸轮泵转子腔内数值计算

8．1．1 转子激励力数值计算

8．1．2 渐变间隙结构对泵出口流量特性的影响

8．1．3 渐变间隙对转子腔内部静压分布的影响

8．2 凸轮泵转子腔渐变间隙对转子Fr的影响

8．2．1 转子腔渐变间隙对K。的影响

8．2．2 高压端对转子z方向径向激励力的影响

8．2．3 渐变间隙对转子腔内部流动噪声的影响

8．3 小结

9 凸轮泵转子腔内黏油流动特性数值研究

9．1 凸轮泵转子腔内黏油数值计算

9．1．1 计算模型及黏油介质特性

9．1．2 凸轮泵转子腔内黏油流动研究

9．1．3 凸轮泵黏油流动实验台与实验分析

9．2 凸轮泵转子腔内黏油流动数值分析

9．2．1 黏度对转子腔内流动规律的影响

9．2．2 黏度对凸轮泵转子腔内部泄漏的影响

9．2．3 渐变间隙结构对低黏度介质的影响

9．2．4 转速对凸轮泵转子腔内流量特性的影响

9．3 小结

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《凸轮泵转子腔内部瞬态流动机理》围绕凸轮泵转子腔内部瞬态流动机理这一主题，首先，简要介绍凸轮泵的工作原理、研究方法和国内外研究进展；然后，基于几种常用的凸轮泵转子型线方程，分别研究了转子腔内复杂流动机理及其转子激励力分布规律、主要几何参数对性能和内部流动的影响、启动特性对转子腔内空化流动的影响、黏油条件下转子腔内部流动及其激励机制；最后，介绍了PumpLinx软件的操作界面和实用技巧，并基于PumpLinx动网格算例介绍了凸轮泵转子腔内部流动数值仿真方法。《凸轮泵转子腔内部瞬态流动机理》内容深入浅出，理论和实践相结合，为凸轮泵转子型线设计、仿真和优化提供理论依据和设计参考。

凸轮泵依靠两同步反向转动的转子，在旋转过程中于进口处产生吸力(真空度)，从而吸入所要输送的物料。两转子将转子室分隔成几个小空间，并按Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ的次序运转，介质即被输送至出料口。如此循环往复，介质(物料)即被源源不断输送出去。

1. 凸轮泵 采用采用集装式组合浮动机械密封代替现有的弹簧推力型机械密封结构。

2. 凸轮泵 泵转子:采用纳米复合耐磨橡胶转子，耐干运转，空转时间60分钟以上，泵体坚固耐用、寿命长;

3. 采用宽头密封优化转子型线设计，保证转子与泵密封为面密封，即使转子磨损依旧可以保证机组极强的真空能力。

4. 气液两相密封技术:采用国内著名机械密封专家研制的专用机械密封，密封面结构独特，润滑充分，无气阻，冷却介质对流充分，可有效防止密封面干磨、高温、开裂、失效，确保泵机组正常运转。无堵塞，通过性强：普通塑料袋、编织袋、砂石、泥浆、毛发等杂物都不会影响泵的使用。

5. 集成一体化控制系统:项目采用先进的嵌入式系统研制智能控制系统，实现智能化监控。

6. 极强介质通过性，最大通过颗粒达90mm以上。

7. 性能参数：