固体颗粒对高压叶片泵配流副油膜特性影响的数值模拟

摘要

叶片泵对油液的清洁度要求较高,油液中混入的少量固体颗粒会引起泵内部摩擦副磨损而使其间隙增大,影响叶片泵的容积效率.为了探明颗粒在叶片泵配流副油膜内部的分布状态及其对配流副损坏机制,该研究使用理论分析、数值模拟和试验测试的方法,研究油液中的固体颗粒对高压叶片泵配流副油膜特性的影响.应用Fluent内置的两相流模型,分别改变固体颗粒直径(0.5～13μm)和固相体积分数(0.2％～1％)、泵的工作压力和转速,开展子母叶片泵配流副油膜内部的固相体积分数分布与温度分布的数值模拟,并对数值模拟结果进行验证.结果表明,油液中的固体颗粒基本不影响配流副油膜的压力数值及其分布,但会引起排油区的油膜温度降低.随着颗粒直径的增大,吸油区油膜固相体积分数减小,最大变化量为0.25％,排油区油膜固相体积分数增大,最大变化量为0.35％,油膜固相体积分数整体上呈增大趋势变化.叶片泵容积效率随着固体颗粒直径的增大而下降,二者近似线性关系.随着颗粒固相体积分数的增加,油膜固相体积分数整体呈增大的趋势变化,最大变化量为0.72％,引起叶片泵容积效率下降,且颗粒固相体积分数与容积效率之间呈非线性关系.油膜表面的温度随颗粒固相体积分数的增加而减小,吸油区各区域油膜温度变化较小,排油区油膜温度最大变化量为2 K.配流副油膜受压差流影响较大的区域内固相体积分数随工作压力升高而减小,最大变化量为0.3％,油膜表面各区域的温度有所上升,核心区域温度变化量为4 K.油膜大部分区域的油膜固相体积分数和温度都随着泵转速的增大而增大,影响较大的区域中固相体积分数最大变化量为0.2％,温度最大变化量为3 K.研究结果可为高压叶片泵配流副的设计提供参考.