轴向柱塞泵内多物理场耦合理论研究现状概述

摘要

柱塞泵内部各关键运动副的流场、热场和结构场尚未得到完善的解析，随着柱塞泵向着更加高压化、高功率密度的方向发展，各个运动副的工况越来越恶劣，需要对其运动副的关键参数进行最优化处理，实现高压、高速轴向柱塞的高可靠性、高寿命等优化目标。rn 国内对于轴向柱塞泵的研究尚处于单物理场或者简化的多物理场水平，而随着柱塞泵高压化、高速化的发展，各物理场间耦合关系已经不允许被割裂或者简化，需要从多物理场耦合的角度分析、设计高水平的柱塞泵，即将多场耦合理论应用到轴向柱塞泵研究中。rn 高压高速轴向柱塞泵作为一个涉及多学科的复杂机电系统，在将机械能转换到液压能的过程中涉及到固体、流体、热等多场之间的耦合和相互作用，过程十分复杂，特别是随着液压泵向高压高速方向发展中，多场间的耦合作用越来越剧烈，关系到转换效率、振动、温升、摩擦、应变等诸多性能，更是直接影响到产品的可靠性和使用寿命。传统的基于压力流量需求的几何设计方法无法兼顾热场，结构变形与振动等性能要求，亟需揭示液压泵内部力、热多场强耦合机制。液压泵内部流-固-气交互的边界复杂，力场、热场存在着空间的重叠，柱塞和滑靴等处交互面相对运动，结构变形引起边界变形，温度导致流体固体属性或应力变化，这些因素使传统串行求解方法精度降低，甚至无法满足要求。目前液压泵的研究前沿已经趋向于对局部耦合场的研究，以期更深层次的揭露液压泵的内在机理。