一體化液壓動力單元內(nèi)氣泡流動觀測及氣泡分離方法的研究.pdf

1、氣泡對油液的特性以及對液壓元件和系統(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，是流體動力技術(shù)關(guān)鍵基礎(chǔ)性研究課題之一。液壓動力源(hydraulic power unit)是液壓系統(tǒng)的“心臟”，其噪聲量占整個系統(tǒng)噪聲的75％左右，主要是氣穴引起的流體噪聲。因此，在分析氣泡對液壓系統(tǒng)運行所造成危害的基礎(chǔ)上，深入研究氣泡在液壓動力單元內(nèi)部的流體特征和分布規(guī)律，提出氣泡快速分離方法，對降低液壓動力單元噪聲，提高其性

2、能具有重要參考價值和指導(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程中，無法避免地摻入空氣，而此時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對介質(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液壓系統(tǒng)運行所造成危害的基礎(chǔ)上，并論述在設(shè)計、使用和維護液壓系統(tǒng)的過程中防止氣泡產(chǎn)生的具體措施，這對液壓系統(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力單元為具體研

3、究對象，采用理論分析、流場仿真和實驗相結(jié)合的方法，對一體化液壓動力單元內(nèi)氣泡流動進行了較系統(tǒng)的研究，應(yīng)用Fluent軟件中的歐拉-歐拉多相流模型對不同粘度油液和不同直徑大小的氣泡進行了流場仿真，得出影響氣泡快速上浮的因素。搭建一體化液壓動力單元測試系統(tǒng)平臺，開展了相關(guān)性能測試與流動觀測試驗，發(fā)現(xiàn)其回油管液流含有大量不同直徑的氣泡，快速彌散于整個油箱油液中。針對試驗存在的問題，進行了模型化試驗，搭建流動顯示試驗裝置，對氣泡流動進行顯示記錄

4、。最后，基于上述對氣泡流動觀測試驗結(jié)果和流場仿真計算結(jié)果的分析，提出三種可以實現(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動規(guī)律的研究方法及現(xiàn)狀;概括了本論文的主要研究內(nèi)容。
　　第2章，簡要介紹了一體化液壓動力單元的結(jié)構(gòu)，并闡述了一體化液壓動力單元的工作原理;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-歐拉多相流模型對不同

5、影響因素下的工況進行了流場仿真計算，獲得一體化液壓動力單元內(nèi)氣泡分布云圖。
　　第3章，搭建一體化液壓動力單元測試系統(tǒng)平臺，開展了相關(guān)性能測試與氣泡流動觀測試驗。針對試驗存在的問題，進行了模型化試驗，搭建流動可視化試驗裝置，對氣泡流動進行顯示記錄。將可視化試驗結(jié)果與模型化后的流場仿真結(jié)果進行對比，研究發(fā)現(xiàn):回油管液流含有大量不同直徑的氣泡，快速彌散于整個油箱油液中;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。基于對氣泡流動觀測試驗結(jié)果和流場仿真計算結(jié)果的分析，通過改變流入油箱內(nèi)油液的流態(tài)及運用氣液兩相流的流動特性，提出三種可以實現(xiàn)氣泡分離的方案，并運用Fluent軟件中的歐拉-歐拉多相流模型進行流場仿真分析。研究表明:通過改變流入油箱油液的流態(tài)，形成旋轉(zhuǎn)流或紊態(tài)流，實現(xiàn)氣泡從油液中快速分離。
　　最后，對本論文的研究工作和成