تاثیر تعداد چرخ دنده در پمپ دنده ای

یک مدل سه بعدی از یک پمپ دنده‌ای خارجی و یک کاربرد جدید از یک الگوریتم برای اندازه‌گیری نرخ جریان ناپایدار در لوله‌های هیدرولیک ارائه شده است. ریپل جریان تحویل تجربی با نتایج یک شبیه‌سازی تحت شرایط عملیاتی مختلف مقایسه شد. یک مدل دینامیک سیالات محاسباتی جامع پمپ و مدار تحویل فشار بالا در SimericsMPþ توسعه داده شد. مدل پمپ فاصله‌هایی را در نظر می‌گیرد که با توجه به زاویه شفت، بین نوک دندان و سطح داخلی استاتور و همچنین بین کناره‌های دندانه‌هایی که در تماس هستند، متفاوت است. مدار تحویل پمپ توسط یک لوله مستقیم با یک روزنه ثابت در انتهای آن برای تولید بار تشکیل شده است. مدل کل سیستم در ابتدا از نظر موج فشار تحویل تایید شد. متعاقباً، موج جریان شبیه‌سازی‌ شده با سرعت جریان لحظه‌ای، با استفاده از یک دبی‌سنج نوآورانه اندازه‌گیری شد. مشخص شد که جریان‌سنج پیشنهادی در ارزیابی نوسانات جریان تحت شرایط کاری مختلف قابل اعتماد است.

معرفی

تماس چرخ دنده‌ها فشار تحویل در پمپ‌های جابجایی مثبت منبع اصلی نویز است. این تماس چرخ دنده‌ها از برهمکنش بین نوسانات سرعت جریان و امپدانس مدار ایجاد می‌شود. 1 نوسان جریان به نوبه خود از مشتق حجمی محفظه‌های متغیر، با توجه به زاویه چرخشی (تماس چرخ دنده‌ها جریان سینماتیکی) منشأ می‌گیرد. و از رفتار واقعی جزء: زمان‌بندی غیر ایده‌آل، سن نشتی، تراکم‌پذیری سیال، و پر شدن ناقص محفظه‌های متغیر.
چند مطالعه در مورد کاهش فعال موج جریان جنبشی در ادبیات موجود است. Edge و Lipscombe2 یک مکانیسم بادامک چند لوبی برای کاهش نوسانات جریان یک پمپ دنده خارجی ایجاد کردند. میناو و همکاران 3 اخیراً تنظیم سرعت زاویه‌ای یک پمپ پیستونی محوری را با استفاده از کنترل گشتاور سریع موتور اصلی الکتریکی پیشنهاد کرده‌اند. روش مشابهی نیز توسط O’Shea4 بر روی یک پمپ ژروتور اجرا شد. امکان القای نوسانات با فرکانس بالا صفحه swash به منظور اصلاح حجم محفظه در Kim و Ivantysynova5 و Casoli et al. 6 مورد بررسی قرار گرفت.
صرف نظر از روشی که استفاده می‌شود، اثربخشی آن تنها با اندازه‌گیری تماس چرخ دنده‌ها فشار ارزیابی شده است. در واقع، اگرچه اندازه‌گیری چنین کمیتی یک کار بی‌اهمیت است، ارزیابی نوسان جریان واقعی به دلیل دینامیک پایین دبی‌مترها همیشه یک چالش را نشان می‌دهد.
متداول‌ترین روش برای اندازه‌گیری موج جریان، روش «منبع ثانویه» است که مبتنی بر تجزیه و تحلیل انتشار موج فشار در مداری است که از پمپ در حال آزمایش و یک منبع کمکی با جریان سیال تشکیل شده است. سر و صدا. یک تکنیک متفاوت، بر اساس سرعت تصویر ذرات، در Garcia-Vilchez و همکاران 8 مورد استفاده قرار گرفت و بر روی یک پمپ جروتور اعمال شد. با این حال، چنین روش‌هایی از برخی محدودیت‌های ذاتی رنج می‌برند و فقط می‌توانند بر روی میزهای تست اختصاصی پیاده‌سازی شوند.

ساختار اصلی

از یک طرف، امکان اندازه‌گیری نرخ جریان لحظه‌ای با حداقل تغییرات مدار هیدرولیک راه‌حل امیدوارکننده‌ای است که می‌تواند به کاربردهای عملی، از جمله اعتبارسنجی مدل منجر شود. از سوی دیگر، دقت یک دبی‌سنج ابتکاری را می‌توان با استفاده از یک مدل شبیه‌سازی قابل اعتماد پمپ ارزیابی کرد، زیرا یک مبدل جریان با ویژگی‌های دینامیکی قابل مقایسه در دسترس نیست. مدل پمپ باید ابتدا بر اساس کمیت‌های دینامیکی قابل اندازه‌گیری، مانند موج فشار، اعتبارسنجی شود.
برای ساخت مدل پمپی که قادر به بازتولید نوسانات فشار تحویل باشد، می‌توان از رویکردهای متفاوتی استفاده کرد. ). علیرغم این ساده‌سازی، اگر هدف اصلی شبیه‌سازی ارزیابی موج فشار تحویل باشد، اگر یک لوله تحویل بسیار کوتاه به منظور کاهش دامنه نوسانات نصب شده باشد، چنین رویکردی ممکن است رضایت بخش باشد. به دلیل میدان جریان ناپایدار هستند. 10 در غیر این صورت، رویکردی که اجازه می‌دهد امواج فشار در سیستم لوله‌کشی شبیه‌سازی شود، برای تجزیه و تحلیل تعامل پمپ با مدار الزامی است. در این مورد، یک مدل یک بعدی (1D) از کانال‌ها، با در نظر گرفتن اثرات خازنی، مقاومتی و اینرسی، باید با مدل پمپ جفت شود.
برای تجزیه و تحلیل کامل‌تر از عملکرد پمپ، یک حجم کنترل باید با هر محفظه هیدرولیک پمپ مرتبط شود، به طوری که شبیه‌سازی افت فشار از طریق صفحه پورت و در ناحیه مش‌بندی امکان‌پذیر باشد. 13-11 اضافی ویژگی‌هایی را می‌توان برای مطالعه جنبه‌های خاص، مانند کاویتاسیون 14 یا راندمان مکانیکی – هیدرولیکی به مدل اضافه کرد.
شبیه‌سازی دینامیک سیالات محاسباتی سه‌بعدی (3D) بهترین روش برای به دست آوردن دانش دقیق از جریان فشار را نشان می‌دهد.