深海油压动力源液压泵效率研究

摘要

液压泵是深海油压动力源的核心部件，其性能决定了动力源的使用效果。深海高压、低温的特殊环境势必会对液压泵效率造成极大的影响，而效率是评价液压泵性能的重要技术指标，因此研究深海环境对液压泵效率的影响尤为重要。本文以11kW深海油压动力源液压泵为研究对象，对其效率进行了研究，主要包括以下内容:
　　(1)基于深海液压泵效率损失理论，对主要效率影响因素及其变化规律展开研究。确定了深海油压动力源的效率损失主要来自液压泵的损失，液压油的粘度、密度等属性参数是影响液压泵效率的主要因素，分析了不同深海环境对主要影响因素的影响。
　　(2)利用CFD与ADAMS动力学仿真结合的方法，研究了不同深海环境因素（环境压力及海水温度）及不同工况对内啮合齿轮泵效率的影响，结果表明:深海环境下，海水深度越深，齿轮泵的效率越低。环境压力与海水温度的变化对齿轮泵的效率均有一定影响，且前者的影响更为显著。随着海水深度的增加，环境压力对效率的影响在转速大于1900r/min时较为明显，效率降低6％，在转速小于1900r/min时，效率仅降低3％;海水温度对效率的影响在转速小于1900r/min时较为明显，效率降低4％，转速大于1900r/min时，效率仅降低2.5％。
　　(3)利用CFD方法对外啮合齿轮泵进行仿真，提出了通过困油压力预测齿轮泵搅油损失的计算方法，分析了一个困油周期内搅油损失随转速、工作压力的变化情况以及不同深海环境对搅油损失的影响规律。结果表明:搅油损失主要受到困油压力的影响，并随着转速和工作压力的增大而增大。随着海水深度的加深，搅油损失也随之增大，在海水深度低于2300m时，海水温度对搅油损失的影响更显著，而在2300m之后，环境压力的影响更显著;在深海4500m的环境中，与大气环境相比，只考虑环境压力的影响，搅油损失增大了5.45倍，只考虑海水温度的影响，搅油损失增大了3.86倍。
　　(4)进行了液压泵和动力源的地面台架试验以及动力源整机的深海环境模拟试验，通过试验得到的效率结果与仿真结果近似，验证了仿真方法的正确性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究的背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国内外深海油压动力源的研究现状

1．2．2 国内外深海液压泵效率的研究现状

1．3 课题来源与主要研究内容

第2章 深海动力源液压泵效率的理论分析

2．1 深海油压动力源效率特性

2．2 深海液压泵效率特性

2．2．1 深海液压泵容积效率模型

2．2．2 深海液压泵机械效率模型

2．3 深海液压泵的选型

2．4 小结

第3章 深海环境下液压泵的效率研究

3．1 内啮合齿轮泵数学模型的建立

3．1．1 内啮合齿轮泵流场模型的建立

3．1．2 内啮合齿轮泵动力学模型的建立

3．2 内啮合齿轮泵效率分析

3．2．1 环境压力对效率的影响

3．2．2 海水温度对效率的影响

3．3 外啮合齿轮泵效率分析

3．3．1 外啮合齿轮泵数学模型建立

3．3．2 外啮合齿轮泵流场计算结果

3．3．3 外啮合齿轮泵搅油损失分析

3．3．4 深海环境对搅油损失的影响

3．4 小结

第4章 深海油压动力源液压泵的试验研究

4．1 深海油压动力源液压泵的试验研究

4．1．1 试验系统的组成及工作原理

4．1．2 试验方法及数据处理方法

4．1．3 试验结果及分析

4．2 深海模拟环境下动力源试验研究

4．2．1 深海模拟环境试验系统组成及原理

4．2．2 深海模拟环境试验方法

4．2．3 深海模拟环境试验结果及分析

4．2．4 仿真结果与试验结果对比

4．3 小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文