摘 要

叶片泵主要作为提供压力油给液压系统的动力元件，而且具有结构紧凑、重量轻、流量均匀、噪声低等独特优点，其性能变化直接影响整个液压系统的效率和稳定性。本文通过仿真分析单作用叶片泵得到其工作情况下的性能变化曲线，对泵的性能进行进一步的预测，希望可以提高叶片泵的设计效率以及对缩短研发消耗的时间有一定的作用。

本文以单作用叶片泵为研究对象，采用理论分析与仿真分析相结合的方法，通过了解掌握计算机流体动力学（CFD），并把它用于单作用叶片泵的研究当中，对叶片泵进行仿真模拟，得到了在不同工况下泵的瞬时流量和瞬时压力曲线，同时了还发现了泵内现存在着严重的脉动情况。仿真结果表明，叶片泵由于高压导致了高压回流，从而产生这一系列问题，并且高压回流极易造成流体噪声，降低泵的效率以及寿命。随后，本文还研究了不同的转速以及不同的出口压力对泵的性能产生的影响，研究的结果对单作用叶片泵的设计和研究提供了一定的理论基础，具有一定学习意义。

关键词：计算机流体动力学；单作用叶片泵；数值模拟；性能分析

Abstract

The vane pump is mainly used as the power element to provide the pressure oil to the hydraulic system,With the unique advantages of compact structure, light weight, uniform flow, low noise, its performance directly affects the efficiency and stability of the hydraulic system.This paper in the simulation analysis work in a single action vane pump performance curves and on pump performance for further predictions, the hope can improve the design efficiency of vane pump and shorten the R amp;amp; D expenditure of time have a role.

The single action vane pump as the research object, the theoretical analysis and simulation analysis of the combination method, through the understanding of the master computer fluid dynamics (CFD) and applied to the study of the single action vane pump, vane pump simulation, under different working pump instantaneous flow rate and pressure transient curves, and also found that the pump exists serious pulsation..The simulation results show that the high pressure of the vane pump resulted in high pressure reflux, which produced a series of problems, and the high pressure reflux was easy to cause the fluid noise, reduce the efficiency of the pump and life.Subsequently, this paper also studies the effect of different speeds and different outlet pressure of the pump performance, the results of the study on the single action vane pump design and research provides a theoretical basis, has certain significance in learning.

Key Words：Computer fluid dynamics; single acting vane pump; numerical simulation; performance analysis

目 录

第1章 绪论 1

1.1 目的及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 研究内容和工作 2

1.3.1 基本内容 2

1.3.2 研究目标 3

1.3.3 技术方案及措施 3

1.4 论文章节安排 4

1.5 本章小结 4

第2章 CFD仿真计算方法 5

2.1 理论原理和仿真研究方法 5

2.2 流体动力学控制方程 5

2.3 单作用叶片泵工作原理 6

2.4 叶片泵的外特性计算方法 7

2.5 CFD仿真计算过程 8

2.5.1 离散方法 8

2.5.2 网格划分与生成 8

2.5.3 数值计算 8

2.5.4 湍流模型以及数值模拟方法 9

2.5.5 CFD求解过程 10

2.6本章小结 11

第3章 叶片泵的数值模拟 12

3.1 叶片泵三维流场模型的建立 12

3.1.1 Pro/E简介 12

3.1.2 建立单作用叶片泵三维模型 12

3.2 叶片泵的三维流场的数值模拟 18

3.2.1 PumpLinx简介 18

3.2.2 切分叶片泵边界面 19

3.2.3 网格生成 20

3.2.5 选择计算模型与设置边界条件 21

3.2.6 叶片泵的仿真计算 23

3.3本章小结 25

第4章 单作用叶片泵计算结果分析 26

4.1 单作用叶片泵流量脉动及原因 26

4.2 出口压力变化对单作用叶片泵性能的影响 27

4.3 单作用叶片泵的空化 30

4.3.1 空化的定义及危害 30

4.3.2 转速对单作用叶片泵的空化的影响 30

4.4 本章小结 33

第5章 总结与展望 34

5.1总结 34

5.2展望 34

参考文献 35

致谢 37

绪论

1.1 目的及意义

叶片泵是近代液压技术发展史上最早使用的一种泵，与齿轮泵、柱塞泵并列为在液压系统中最常用的三大类型^[1]。作为现代液压系统的重要组成元件，叶片泵的功能是将原动机的机械能转换为液体的压力能，向系统提供压力油并驱动系统工作。与齿轮泵、柱塞泵相比，叶片泵具有结构紧凑、外形尺寸小、重量轻、运转平稳、流量均匀、噪声低及寿命长等优点，因而被广泛应用于各种对速度平稳性要求较高的机床、工程机械等液压系统中^[2]。

随着现代工业发展速度日益加快，各式各样的机械设备及工作条件要求叶片泵必须具有多样化及系列化的特点，并且对叶片泵的性能和结构提出了更高的要求，需要叶片泵的设计和改进周期进一步缩短。而传统的叶片泵设计周期长、设计成本高、设计精度低、可靠性差，难以快速响应市场需求。因此，改进现有的叶片泵设计方法，提高叶片泵的设计效率，缩短其设计周期显得十分迫切^[3]。