Оценка влияния конструктивных и эксплуатационных параметров шестеренного насоса на пульсацию подачи путем оптимизации и трехмерного численного моделирования

Abstract

В статье, на основе оптимизации и трехмерного численного моделирования рабочего процесса шестеренного насоса внешнего зацепления, изложены результаты исследования пульсации скорости (подачи) в зависимости от наличия и отсутствия разгрузочной полости, величины давления в камере нагнетания и частоты вращения. На основе предложенной математической модели шестеренного насоса с учетом бокового зазора и коэффициента высоты ножки сформулирована и решена задача многокритериальной оптимизации. Полученное решение было использовано для построения 3D модели и дальнейшего исследования в программе вычислительной гидродинамики. Проведенные исследования показали, что введение в конструкцию разгрузочных полостей дает снижение относительной величины пульсации скорости на 6,9 %; увеличение давления на выходе из насоса с 0,16 МПа до 16 МПа привело к уменьшению пульсации скорости на 6,1 %; увеличение частоты вращения шестерен от 2 мин⁻¹ до 2400 мин⁻¹ вызвало рост пульсации на 4,1 %.

In the article, based on the optimization and three-dimensional numerical modeling of external gear pump workflow the results of velocity pulsations depending on presence or absence the discharge chamber, the pressure and the speed are presented. Based on the proposed gear pump mathematical model with including the backlash and dedendum coeffisient the problem of multi-criteria optimization are formulated and solved. The resulting solution was used to construct a 3D model and further research in computational fluid dynamics program. Studies are shown that due to presence of the discharge chamber the velocity fluctuations was reduce on 6,9 %; that due to increasing the gear pump pressure from 0.16 MPa to 16 MPa the velocity pulsation was decrease on 6.1 %; that due to increasing the gears speed from 2 min⁻¹ to 2400 min⁻¹ the amplitude of velocity pulsations was increase on 4.1 %.