弹性体转子泵压力特性数值分析与试验.docx

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一、引言
泵是一种将液体或气体从低压力区域输送至高压力区域的机械设备，广泛应用于工业、农业、民用等领域。而在泵的各种类型中，转子泵是一种应用广泛、结构简单、性能可靠的泵类。
本文通过对弹性体转子泵的压力特性进行数值分析和试验研究，旨在探讨不同转速、负载和液体粘度对弹性体转子泵压力特性的影响，为转子泵的设计和应用提供指导和借鉴。
二、弹性体转子泵结构及工作原理
弹性体转子泵由泵体、转子、密封圈和轴承组成。其工作原理是利用转动的转子，不断引入并挤出液体，达到输送液体的目的。当转子旋转时，液体被圆周部分的腔室（由转子与泵体之间的容积形成）吸入，并被推到排放口，从而达到输送液体的目的。液体的输送与转子的速度密切相关，即在某一特定的转速下，流量和压力具有一定的稳定性。
三、影响弹性体转子泵压力特性的因素
1. 转速：弹性体转子泵的输送流量和压力与转子的转速直接相关。在一定转速范围内，流量和压力随着转速的提高而增加。但是，在过高的转速下，流量和压力不仅稳定性下降，还会对转子和泵体产生危害。因此，选择合适的转速，是弹性体转子泵获得稳定压力特性的关键。
2. 负载：在弹性体转子泵输送液体时，其受到的负载将会影响泵的压力特性。负载过大会造成泵的流量下降，并在液体进口处形成负压区，降低泵的压力特性；而负载过小则会导致转子过速并且轴承磨损，同样会降低泵的压力特性。
3. 液体粘度：由于弹性体转子泵内部的转子与泵体之间存在一定的间隙，而液体的黏度是对其进行运动的阻力。因此，在不同的液体粘度下，弹性体转子泵的压力特性也不同。
四、数值分析和试验研究
为研究不同因素对弹性体转子泵压力特性的影响，我们进行了数值分析和试验研究。其中，我们选择了转速、负载和液体粘度三个主要因素进行研究评估。
在数值模拟中，我们建立了弹性体转子泵的几何模型，并使用ANSYS FLUENT软件进行仿真分析。首先，在不同的转速下，在较低的转速下，系统的压力趋势逐渐增加，而在临界点之前，压力呈现稳定。在超过临界点之后，系统的压力呈不稳定的趋势，因为液体的流动速度增加。其次，研究不同负载下，弹性体转子泵的压力特性。当负载不同时，流量不同，转速也会随之变化。结果表明，在不同的负载下，系统运行的临界点发生了变化。
然后，在不同液体黏度下，我们研究了弹性体转子泵的压力特性。在低黏度下，可获得较高的流量，而在高黏度下，流量会减少，从而提高压力。因此，在液体流量的需求与液体黏度的考虑之间需要进行综合评估和衡量。
试验研究中，我们通过搭建弹性体转子泵试验台，并采用不同的转速、负载和液体黏度进行了一系列试验。第一项试验结果表明，随着转速的增加，流量和压力均有所增加。当液体的流量达到一定程度之后，流变现象发生，压力特性不再呈线性关系。第二项试验表明，泵的输出流量随着负载的增加而减少，当负载超过临界值时泵的输出流量减少的比例较大，而泵的输出压力在负载过大时反而会降低。第三项试验表明，液体黏度对泵性能影响较大，当黏度超过一定值时，泵性能下降较快。
五、结论
通过我们进行的数值分析和试验研究，可以得出以下结论：
1. 弹性转子泵的压力特性与转速、负载和液体粘度密切相关，需要进行综合考虑。
2. 在设计和选择泵时，应根据实际需求选择合适的转速和负载，避免由于过高或过低的运行状态导致泵性能下降甚至失效。
3. 在液体黏度较高时，弹性体转子泵的流量和压力出现下降，需要针对不同的液体黏度进行针对性的设计和优化。
参考文献：
[1] 高永福, 白文俊, 黄群元. 新型高效节能弹性体转子泵的设计与实现[J]. 科技创新导报, 2018(9):167-168+171.
[2] Liu X H, Chen L Q, Wang Q. Dynamic Characteristics Analysis and Test of Elastic Coupling Rotor Pump[J]. Applied Mechanics and Materials, 2014, 562:271-275.