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原文传递机油齿轮泵流动与噪声的数值研究

论文题名：	机油齿轮泵流动与噪声的数值研究
关键词：	汽车发动机;机油齿轮泵;内部流场;振动噪声;数值仿真
摘要：	随着科技的发展，对车辆的减振降噪已经成为汽车生产商们日益关心的问题。汽车发动机作为主要噪声源，其润滑系统中的齿轮泵亟需一个合理的方案来控制运行过程中激励的振动和噪声。齿轮泵结构简单、性能良好、成本低廉，但齿轮泵受内部流态、压力波动、轮齿啮合、齿轮错位等因素影响，常伴有较高的噪声。因此，本文以浙江某公司的发动机用外啮合机油齿轮泵作为研究对象，从理论分析和数值仿真两个方面对齿轮泵的动态特性展开研究，探讨了振动形成机理和噪声频谱特性，通过仿真该泵内流场的压力脉动、空化特性和流动诱导噪声，重点分析了不同形式卸荷槽对空化内流场的影响。主要研究内容如下: 　　(1)采用流体分析软件PUMPLINX对机油齿轮泵进行建模求解，预测不同出口压力下泵的出口流量值。相同工况下，在发动机整机台架上试验测量机油齿轮泵的流量，对比仿真结果显示两者的误差低于5％，证实仿真计算模型及分析方法的正确性。　　(2)基于上述计算模型，分析机油齿轮泵内部流场的压力脉动及其影响因素。结果表明:齿轮旋转区域的压力脉动较大，齿轮啮合的困油区内出现最大值。在开设卸荷槽后困油区内的压力脉动幅值有所降低，其它区域变化不大。转速对机油齿轮泵的压力脉动影响最大，转速越高压力脉动的幅值和强度就越大。　　(3)分析机油齿轮泵的空化特性及其影响因素。结果表明:空化现象主要发生在该泵吸油侧两齿轮退出啮合的区域。卸荷槽的增加有效地减轻机油齿轮泵的空化现象，额定工况下空泡体积分数由0.053％降至0.005％。　　(4)基于齿侧间隙，优化卸荷槽的最小间距，对比分析不同间距的卸荷槽对机油齿轮泵内流特性的影响。结果表明:最佳的卸荷槽间距为无齿侧间隙的最小值。最佳方案不仅能保证该机油齿轮泵的容积效率，而且能有效地改善机油齿轮泵内的压力脉动和空化流场，有利于降低机油齿轮泵的振动噪声。　　(5)运用声学软件ACTRAN仿真研究机油齿轮泵水力诱导噪声的频谱特性。泵内声场研究表明:机油齿轮泵以离散声源为主，内声场的声源强度随频率的提高有所减小。泵外辐射声场中的噪声主要源于啮合齿轮对应泵体位置和吸油口段，声源强度较泵内声场小，且随着频率的提高有所增大。场点频谱曲线显示1000Hz以下的低频噪声是机油齿轮泵的主要噪声源，后续的宽频带噪声作用逐渐加强。　　(6)最后，着重分析空化特性和卸荷槽结构对泵辐射噪声的影响。结果表明:机油齿轮泵的空化加强了整个频域内的辐射噪声，宽频带噪声更加明显。开设卸荷槽能够有效地降低机油齿轮泵的外声场声压强度，约20dB。机油齿轮泵辐射声场的指向性分析表明，频率越高泵辐射声场的指向性越强，卸荷槽的增加只是削弱了辐射噪声的强度，对指向性的影响可以忽略。
作者：	彭帅
专业：	动力工程
导师：	王洋;刘瑞华
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文