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二维活塞航空燃油泵容积效率分析
钱家圆, 申屠胜男, 阮健     
浙江工业大学 机械工程学院, 杭州 310023
摘要: 提出了一种二维活塞燃油泵,该泵利用二维活塞的旋转运动将配流机构集成到活塞上,去除了传统柱塞泵独立的配流机构,简化了泵的结构、提升了泵的功率密度,而且由于主要运动机构采用了滚动轴承支撑,免除了滑动摩擦副及其产生的泄漏,提高了效率。对泵的容积效率进行理论分析和实验研究。结合泵的结构原理分析了造成容积损失的内泄、外泄及油液压缩性等3种主要原因;应用层流和紊流的缝隙流动基本理论推导出泄漏解析表达式,着重分析了不同配流开口形式产生的内泄漏;综合考虑油液压缩性和泄漏获得了容积效率数学模型。理论研究表明采用负开口配流形式可以有效减小内泄漏,定量分析了泄漏流量与负开口量的关系,同时利用Fluent进行配流过程中泵腔内的流场数值模拟,结果表明可以有效减小油液倒灌。为了验证理论分析的有效性,制作二维活塞燃油泵样机,以航空煤油为介质进行台架实验。样机实验结果表明在负载压力2 MPa,转速从1 000 r/min到5 000 r/min,容积效率从93.6%提升到98.1%;当转速为2 000 r/min,负载压力从1 MPa增大到5 MPa,容积效率从97.5%降低到92.3%。以现有的齿轮泵和柱塞泵相比容积效率显著提高,理论与实验的结果偏差在4%以内,表明理论分析的有效性和正确性。
关键词: 二维燃油泵    容积效率    泄漏损失    压缩损失    数值模拟    实验研究    
Volumetric efficiency analysis of two-dimensional piston aviation fuel pump
QIAN Jiayuan, SHENTU Shengnan, RUAN Jian     
College of Mechanical Engineering, Zhejian