汽車水泵的性能預(yù)測(cè)及設(shè)計(jì)軟件的研發(fā).pdf

1、離心泵內(nèi)部的實(shí)際流動(dòng)由于葉輪旋轉(zhuǎn)以及流道的彎曲，其規(guī)律遠(yuǎn)未被人們所認(rèn)識(shí)。文中所分析的汽車水泵由于安裝空間限制和性能要求，具有體積小、流量大、進(jìn)水室包括環(huán)形彎管等特殊結(jié)構(gòu)，使得其內(nèi)部的流動(dòng)通道更加復(fù)雜，性能更加難以預(yù)測(cè)。對(duì)于汽車水泵的設(shè)計(jì)迄今仍停留在半經(jīng)驗(yàn)、半理論的階段。國(guó)內(nèi)汽車水泵企業(yè)的產(chǎn)品大都要經(jīng)過(guò)仿制——試驗(yàn)——改進(jìn)的過(guò)程。這樣一個(gè)繁瑣過(guò)程，消耗了大量的時(shí)間、人力和財(cái)力。 現(xiàn)有汽車水泵進(jìn)水室和蝸殼一般形狀類似，如果能夠據(jù)此再

2、結(jié)合泵葉輪的幾何參數(shù)能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出泵的性能曲線的話，就可以大幅地減少水泵的模型制作、試制、試驗(yàn)的費(fèi)用，從而縮短設(shè)計(jì)和制造周期、降低研發(fā)成本。 為了尋找減小汽車離心泵內(nèi)損失的方法，預(yù)測(cè)泵特性曲線。國(guó)內(nèi)的很多學(xué)者提出了不同流動(dòng)模型及損失計(jì)算方法，但這些方法只對(duì)設(shè)計(jì)工況下的損失予以計(jì)算，不能預(yù)測(cè)計(jì)算在非設(shè)計(jì)工況下的損失。本文從三元流動(dòng)入手，研究汽車水泵在設(shè)計(jì)工況和非設(shè)計(jì)工況下的流動(dòng)，探討了基于三維紊流計(jì)算的汽車水泵性能預(yù)測(cè)的方法，并研究

3、了泵內(nèi)各部件水力損失的大小，為損失模型的提出提供了參考依據(jù)。然后本文著重采用了水力損失法，建立了水力損失及機(jī)械損失與泵流動(dòng)參數(shù)的關(guān)系，提出了針對(duì)汽車水泵的損失模型。同時(shí)在探索流道內(nèi)的損失機(jī)理的基礎(chǔ)上，針對(duì)某一未達(dá)到設(shè)計(jì)要求的汽車水泵進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改進(jìn)，經(jīng)改進(jìn)后的汽車水泵，水力損失大大減小，效率有了很大的提高，基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。 運(yùn)用已有的離心泵損失模型，本文開發(fā)了設(shè)計(jì)汽車離心泵的軟件，國(guó)內(nèi)目前還沒(méi)有實(shí)用的汽車水泵的設(shè)計(jì)軟件，本文通

4、過(guò)前期大量的性能預(yù)測(cè)方法的探測(cè)，最終把損失模型運(yùn)用于軟件，獲得了設(shè)計(jì)汽車離心泵的軟件，具體的研究?jī)?nèi)容和成果如下： (1) 較系統(tǒng)地總結(jié)了國(guó)內(nèi)離心泵性能預(yù)測(cè)研究的現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上對(duì)已有的某企業(yè)汽車水泵進(jìn)行了全三維粘性數(shù)值模擬?；谟?jì)算結(jié)果，得到了各類水泵的性能參數(shù)，并求出了泵內(nèi)各部件的損失大小，為后文損失模型的提出提供了研究數(shù)據(jù)。 (2)基于水力損失法，仔細(xì)分析和研究了這些汽車水泵水力模型，初步建立了比轉(zhuǎn)速，流速等內(nèi)流特征參數(shù)

5、與各工況點(diǎn)下泵揚(yáng)程及效率等外特性之間的關(guān)系，在數(shù)值計(jì)算的基礎(chǔ)上給出了數(shù)學(xué)表達(dá)式，使得泵的性能預(yù)測(cè)工作在設(shè)計(jì)工況點(diǎn)和非設(shè)計(jì)工況點(diǎn)下都能達(dá)到較高的準(zhǔn)確度。 (3) 通過(guò)對(duì)某一不能達(dá)到性能要求的汽車水泵內(nèi)部流場(chǎng)和靜壓變化進(jìn)行分析，借助數(shù)值模擬手段找出了該泵達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的原因，提出了改進(jìn)方案，該進(jìn)后的泵不但揚(yáng)程達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，并且工作范圍大大拓寬。 (4)基于以上的流場(chǎng)分析法獲得的性能曲線及已有的汽車水泵原型數(shù)據(jù)庫(kù)，在Window