高壓清洗機(jī)斜盤軸向柱塞泵流場(chǎng)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)

　　高壓清洗機(jī)是一種用于清理頑固污漬的流體機(jī)械.在北美和歐洲等生活水平較高的發(fā)達(dá)地區(qū)應(yīng)用廣泛。軸向柱塞泵是高壓清洗機(jī)的核心部件。本文基于企業(yè)清洗機(jī)產(chǎn)品優(yōu)化改進(jìn)的實(shí)際需求,選擇普遍應(yīng)用于清洗機(jī)產(chǎn)品中的三缸并聯(lián)斜盤軸向柱塞泵為研究對(duì)象,開展了運(yùn)動(dòng)仿真研究和流場(chǎng)數(shù)值仿真研究,并基于仿真結(jié)果實(shí)現(xiàn)了對(duì)泵頭流道結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。
　　
　　首先分析了斜盤軸向柱塞泵的工作原理和數(shù)學(xué)模型,利用UG軟件對(duì)斜盤軸向柱塞泵虛擬樣機(jī)中的斜盤柱塞運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)仿真,運(yùn)動(dòng)仿真數(shù)值結(jié)論驗(yàn)證了斜盤軸向柱塞泵數(shù)學(xué)模型的正確性。通過對(duì)比分析從單缸到五缸并聯(lián)的斜盤柱塞運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的仿真結(jié)果,從數(shù)值分析的層面對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理論中奇數(shù)缸數(shù)并聯(lián)優(yōu)于偶數(shù)缸數(shù)并聯(lián)的定性結(jié)論做了定量分析,驗(yàn)證了三缸斜盤軸向柱塞泵對(duì)于清洗機(jī)產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。然后,本文分析了泵頭內(nèi)部流場(chǎng),指出斜盤軸向柱塞泵內(nèi)部流場(chǎng)是不可壓縮單相牛頓流體在復(fù)雜管道內(nèi)的非定常湍流流動(dòng),在工程實(shí)踐中,對(duì)于泵進(jìn)口端和出口端的總流流道,可用時(shí)均統(tǒng)計(jì)平均值簡化為定常流動(dòng)來分析,而柱塞工作腔內(nèi)的流場(chǎng)邊界隨柱塞運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生周期脈動(dòng),則只能按非定常流動(dòng)來進(jìn)行分析。
　　
　　在綜合分析泵內(nèi)流場(chǎng)物理模型的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)后,指出泵內(nèi)流場(chǎng)適合采用重整化k-ε模型進(jìn)行計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模擬?；谥卣痥-ε模型,應(yīng)用ANSYSFLUENT軟件,分別對(duì)文丘里吸液閥流道、入口配流流道、出口匯流流道的流場(chǎng)進(jìn)行了定常模式下的仿真,對(duì)柱塞工作腔內(nèi)的脈動(dòng)流場(chǎng)進(jìn)行了基于動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)的非定常模式仿真。重點(diǎn)分析了文丘里吸液閥流道,得到了與理論模型和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)高度吻合的流場(chǎng)數(shù)值仿真結(jié)果。編寫了柱塞運(yùn)動(dòng)邊界的自定義程序,利用動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)模擬了柱塞腔內(nèi)部流場(chǎng)壓排行程中的壓力場(chǎng)變化規(guī)律。zui后,本文基于文丘里流道的流場(chǎng)仿真結(jié)果,對(duì)現(xiàn)有泵頭文丘里流道結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),并制作了工程樣板進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果表明,優(yōu)化方案達(dá)到了降低溢流閥平衡壓力和減小文丘里流道壓力損失的優(yōu)化目標(biāo),提升了泵的整體性能。
　　
　　高壓清洗機(jī)，是通過動(dòng)力裝置使高壓柱塞泵產(chǎn)生高壓水來沖洗物體表面的機(jī)器。它能將污垢剝離，沖走，達(dá)到清洗物體表面的目的。因?yàn)槭鞘褂酶邏核謇砦酃福愿邏呵逑匆彩?zui科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的清潔方式之一?？煞譃槔渌邏呵逑礄C(jī)、熱水高壓清洗機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)高壓清洗機(jī)、汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)高壓清洗機(jī)等。
　　
　　

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