涡旋液压泵内部流动与压力脉动的数值模拟

田素根，赵远扬，李连生

(青岛科技大学 机电学院，山东 青岛 266061)

引言

涡旋液压泵是一种新型容积泵，可用于液体输送、液压传动等领域。近年来，随着涡旋式流体机械技术的发展，其在压缩机、真空泵等相关领域应用得到广泛应用，但对涡旋泵的研究相对较少，特别是用于液压领域的高压涡旋泵，仍处于基础研究阶段。因此，对涡旋液压泵的工作特性进行深入研究，对充分发挥涡旋机械在液压领域的优势具有重要意义。

涡旋泵工作原理与齿轮泵、叶片泵等结构型式的容积泵相似[1-7]。涡旋泵的运动方式与涡旋压缩机相似，但因其工作介质为不可压缩的液体，所以其渐开线长度必须控制在1.5圈以内，从而防止出现内压缩过程，具有流动损失小、抗空化能力强、结构简单、形小量轻、运转平稳、效率高等优点[8-10]。屈宗长等[11]对涡旋油泵的转速进行了优化，得到了不同黏度下涡旋油泵的最优转速。江波等[12]对SCP-0.40/0.6型涡旋油泵样机进行了实验分析，发现吸油末期和排油初期工作腔内出现较高的压力脉动，通过增大泵的轴向间隙压力脉动有所改善，但会导致泵的容积效率降低。KRITMAITREE等[13-14]对涡旋泵的内流场进行了数值模拟表明，2个对称的月牙形工作腔存在压力不平衡现象，低压区会引起空化发生，进而导致泵运行不稳定。孙帅辉等[15-18]对涡旋液泵的内流场及空化进行了二维非定常模拟表明，泵内的流动是非均匀、非对称的，间隙处产生的高速射流使吸液腔产生涡和空化，造成附近的压力和速度脉动，气泡的产生和破灭进而导致进出口流量的脉动，并且随着转速的增加，空化加剧，泵效率急剧下降。……