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高压清洗机斜盘轴向柱塞泵流场分析与优化设计
点击次数:1035 发布时间:2012-09-27
  高压清洗机是一种用于清理顽固污渍的流体机械.在北美和欧洲等生活水平较高的发达地区应用广泛。轴向柱塞泵是高压清洗机的核心部件。本文基于企业清洗机产品优化改进的实际需求,选择普遍应用于清洗机产品中的三缸并联斜盘轴向柱塞泵为研究对象,开展了运动仿真研究和流场数值仿真研究,并基于仿真结果实现了对泵头流道结构的优化。
  
  首先分析了斜盘轴向柱塞泵的工作原理和数学模型,利用UG软件对斜盘轴向柱塞泵虚拟样机中的斜盘柱塞运动机构进行了运动仿真,运动仿真数值结论验证了斜盘轴向柱塞泵数学模型的正确性。通过对比分析从单缸到五缸并联的斜盘柱塞运动机构的仿真结果,从数值分析的层面对传统设计理论中奇数缸数并联优于偶数缸数并联的定性结论做了定量分析,验证了三缸斜盘轴向柱塞泵对于清洗机产品的经济实用性。然后,本文分析了泵头内部流场,指出斜盘轴向柱塞泵内部流场是不可压缩单相牛顿流体在复杂管道内的非定常湍流流动,在工程实践中,对于泵进口端和出口端的总流流道,可用时均统计平均值简化为定常流动来分析,而柱塞工作腔内的流场边界随柱塞运动而产生周期脉动,则只能按非定常流动来进行分析。
  
  在综合分析泵内流场物理模型的性质和结构特点后,指出泵内流场适合采用重整化k-ε模型进行计算流体动力学模拟。基于重整化k-ε模型,应用ANSYSFLUENT软件,分别对文丘里吸液阀流道、入口配流流道、出口汇流流道的流场进行了定常模式下的仿真,对柱塞工作腔内的脉动流场进行了基于动网格技术的非定常模式仿真。重点分析了文丘里吸液阀流道,得到了与理论模型和实验数据高度吻合的流场数值仿真结果。编写了柱塞运动边界的自定义程序,利用动网格技术模拟了柱塞腔内部流场压排行程中的压力场变化规律。zui后,本文基于文丘里流道的流场仿真结果,对现有泵头文丘里流道结构进行了优化设计,并制作了工程样板进行试验验证。试验结果表明,优化方案达到了降低溢流阀平衡压力和减小文丘里流道压力损失的优化目标,提升了泵的整体性能。
  
  高压清洗机,是通过动力装置使高压柱塞泵产生高压水来冲洗物体表面的机器。它能将污垢剥离,冲走,达到清洗物体表面的目的。因为是使用高压水柱清理污垢,所以高压清洗也是世界公认zui科学、经济、环保的清洁方式之一。可分为冷水高压清洗机、热水高压清洗机、电机驱动高压清洗机、汽油机驱动高压清洗机等。
  
  
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