高壓清洗機斜盤軸向柱塞泵流場分析與優(yōu)化設計

　　高壓清洗機是一種用于清理頑固污漬的流體機械.在北美和歐洲等生活水平較高的發(fā)達地區(qū)應用廣泛。軸向柱塞泵是高壓清洗機的核心部件。本文基于企業(yè)清洗機產品優(yōu)化改進的實際需求,選擇普遍應用于清洗機產品中的三缸并聯(lián)斜盤軸向柱塞泵為研究對象,開展了運動仿真研究和流場數(shù)值仿真研究,并基于仿真結果實現(xiàn)了對泵頭流道結構的優(yōu)化。
　　
　　首先分析了斜盤軸向柱塞泵的工作原理和數(shù)學模型,利用UG軟件對斜盤軸向柱塞泵虛擬樣機中的斜盤柱塞運動機構進行了運動仿真,運動仿真數(shù)值結論驗證了斜盤軸向柱塞泵數(shù)學模型的正確性。通過對比分析從單缸到五缸并聯(lián)的斜盤柱塞運動機構的仿真結果,從數(shù)值分析的層面對傳統(tǒng)設計理論中奇數(shù)缸數(shù)并聯(lián)優(yōu)于偶數(shù)缸數(shù)并聯(lián)的定性結論做了定量分析,驗證了三缸斜盤軸向柱塞泵對于清洗機產品的經濟實用性。然后,本文分析了泵頭內部流場,指出斜盤軸向柱塞泵內部流場是不可壓縮單相牛頓流體在復雜管道內的非定常湍流流動,在工程實踐中,對于泵進口端和出口端的總流流道,可用時均統(tǒng)計平均值簡化為定常流動來分析,而柱塞工作腔內的流場邊界隨柱塞運動而產生周期脈動,則只能按非定常流動來進行分析。
　　
　　在綜合分析泵內流場物理模型的性質和結構特點后,指出泵內流場適合采用重整化k-ε模型進行計算流體動力學模擬。基于重整化k-ε模型,應用ANSYSFLUENT軟件,分別對文丘里吸液閥流道、入口配流流道、出口匯流流道的流場進行了定常模式下的仿真,對柱塞工作腔內的脈動流場進行了基于動網格技術的非定常模式仿真。重點分析了文丘里吸液閥流道,得到了與理論模型和實驗數(shù)據(jù)高度吻合的流場數(shù)值仿真結果。編寫了柱塞運動邊界的自定義程序,利用動網格技術模擬了柱塞腔內部流場壓排行程中的壓力場變化規(guī)律。zui后,本文基于文丘里流道的流場仿真結果,對現(xiàn)有泵頭文丘里流道結構進行了優(yōu)化設計,并制作了工程樣板進行試驗驗證。試驗結果表明,優(yōu)化方案達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,提升了泵的整體性能。
　　
　　高壓清洗機，是通過動力裝置使高壓柱塞泵產生高壓水來沖洗物體表面的機器。它能將污垢剝離，沖走，達到清洗物體表面的目的。因為是使用高壓水柱清理污垢，所以高壓清洗也是*zui科學、經濟、環(huán)保的清潔方式之一。可分為冷水高壓清洗機、熱水高壓清洗機、電機驅動高壓清洗機、汽油機驅動高壓清洗機等。
　　
　　

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