一體化液壓動(dòng)力單元內(nèi)氣泡流動(dòng)觀測(cè)及氣泡分離方法的研究.pdf

1、氣泡對(duì)油液的特性以及對(duì)液壓元件和系統(tǒng)的工作性能有較大影響，如降低油液彈性模量、引發(fā)氣穴噪聲、加劇油液溫升等，是流體動(dòng)力技術(shù)關(guān)鍵基礎(chǔ)性研究課題之一。液壓動(dòng)力源(hydraulic power unit)是液壓系統(tǒng)的“心臟”，其噪聲量占整個(gè)系統(tǒng)噪聲的75％左右，主要是氣穴引起的流體噪聲。因此，在分析氣泡對(duì)液壓系統(tǒng)運(yùn)行所造成危害的基礎(chǔ)上，深入研究氣泡在液壓動(dòng)力單元內(nèi)部的流體特征和分布規(guī)律，提出氣泡快速分離方法，對(duì)降低液壓動(dòng)力單元噪聲，提高其性

2、能具有重要參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。
　　液壓系統(tǒng)設(shè)備在大氣壓環(huán)境中工作，特別是在更換液壓元件的過(guò)程中，無(wú)法避免地?fù)饺肟諝?，而此時(shí)混入空氣的油液已經(jīng)不再是理想狀態(tài)，即不能滿足液壓傳動(dòng)對(duì)介質(zhì)所需的基本要求特性-不可壓縮性。因此，在深入研究分析氣泡對(duì)液壓系統(tǒng)運(yùn)行所造成危害的基礎(chǔ)上，并論述在設(shè)計(jì)、使用和維護(hù)液壓系統(tǒng)的過(guò)程中防止氣泡產(chǎn)生的具體措施，這對(duì)液壓系統(tǒng)工作的可靠性和穩(wěn)定性具有重要的指導(dǎo)意義。
　　本論文以一體化液壓動(dòng)力單元為具體研

3、究對(duì)象，采用理論分析、流場(chǎng)仿真和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，對(duì)一體化液壓動(dòng)力單元內(nèi)氣泡流動(dòng)進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究，應(yīng)用Fluent軟件中的歐拉-歐拉多相流模型對(duì)不同粘度油液和不同直徑大小的氣泡進(jìn)行了流場(chǎng)仿真，得出影響氣泡快速上浮的因素。搭建一體化液壓動(dòng)力單元測(cè)試系統(tǒng)平臺(tái)，開展了相關(guān)性能測(cè)試與流動(dòng)觀測(cè)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其回油管液流含有大量不同直徑的氣泡，快速?gòu)浬⒂谡麄€(gè)油箱油液中。針對(duì)試驗(yàn)存在的問題，進(jìn)行了模型化試驗(yàn)，搭建流動(dòng)顯示試驗(yàn)裝置，對(duì)氣泡流動(dòng)進(jìn)行顯示記錄

4、。最后，基于上述對(duì)氣泡流動(dòng)觀測(cè)試驗(yàn)結(jié)果和流場(chǎng)仿真計(jì)算結(jié)果的分析，提出三種可以實(shí)現(xiàn)氣泡分離的方案。
　　論文主要內(nèi)容如下:
　　第1章，闡述了本課題研究的重要意義和目的;綜述了氣泡形成及運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究方法及現(xiàn)狀;概括了本論文的主要研究?jī)?nèi)容。
　　第2章，簡(jiǎn)要介紹了一體化液壓動(dòng)力單元的結(jié)構(gòu)，并闡述了一體化液壓動(dòng)力單元的工作原理;分析了影響油液中空氣析出特性及氣泡上浮的因素;采用Fluent軟件中的歐拉-歐拉多相流模型對(duì)不同

5、影響因素下的工況進(jìn)行了流場(chǎng)仿真計(jì)算，獲得一體化液壓動(dòng)力單元內(nèi)氣泡分布云圖。
　　第3章，搭建一體化液壓動(dòng)力單元測(cè)試系統(tǒng)平臺(tái)，開展了相關(guān)性能測(cè)試與氣泡流動(dòng)觀測(cè)試驗(yàn)。針對(duì)試驗(yàn)存在的問題，進(jìn)行了模型化試驗(yàn)，搭建流動(dòng)可視化試驗(yàn)裝置，對(duì)氣泡流動(dòng)進(jìn)行顯示記錄。將可視化試驗(yàn)結(jié)果與模型化后的流場(chǎng)仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，研究發(fā)現(xiàn):回油管液流含有大量不同直徑的氣泡，快速?gòu)浬⒂谡麄€(gè)油箱油液中;較大的氣泡能夠快速上浮、逸出液面;直徑較小的氣泡隨液流被液壓泵吸入

6、;管路內(nèi)有氣泡存留現(xiàn)象。
　　第4章，闡述了氣液分離方法的研究現(xiàn)狀，介紹了幾種液壓油分離氣泡的裝置與方法。基于對(duì)氣泡流動(dòng)觀測(cè)試驗(yàn)結(jié)果和流場(chǎng)仿真計(jì)算結(jié)果的分析，通過(guò)改變流入油箱內(nèi)油液的流態(tài)及運(yùn)用氣液兩相流的流動(dòng)特性，提出三種可以實(shí)現(xiàn)氣泡分離的方案，并運(yùn)用Fluent軟件中的歐拉-歐拉多相流模型進(jìn)行流場(chǎng)仿真分析。研究表明:通過(guò)改變流入油箱油液的流態(tài)，形成旋轉(zhuǎn)流或紊態(tài)流，實(shí)現(xiàn)氣泡從油液中快速分離。
　　最后，對(duì)本論文的研究工作和成