广一水泵厂丨广一水泵厂对正交试验结果分析

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根据所选因素及因素水平数选择正交表125(65)进行正交试验分析，广一水泵厂对各个试验模型逐次进行几何建模、建立流场模型、划分网格、应用CFD软件对其流场进行仿真，观测各个因素及水平数对液膜承载力大小的影响，及其变化规律，得到表1所示结果。
将总压分布在扇形计算域上积分得到水膜的承载力，将其追加到表后一列。
表中K1xA单元格给出了膜厚在5pm下五次试验液膜的承载力之和，其均值列于单元格。膜厚在l0um、30um、50um、lOOum水平下的各五次试验承载力之和，取五个均值中的大值即为极差。其余各因素均进行类似计算，可以看出转速对液膜承载力的影响非常大远远高于其他因素对承载力的影响，这是由于流体动压润滑其承载力与线速度成平方关系，其他几个因素对承载力的影响效果差别不是特别大，凹坑直径对承载力的影响稍大，与面积率、液膜厚度与凹坑形状次之，径深比的影响小，终可排出六因素对承载力影响的主次顺序为优组合为A1B5C4E2F3。
对于靴底液膜来说，不同的表面形态其产生的承载力越高，表面滑靴的润滑减阻性能越好。因此选取这些优水平作为参数，设计广一离心泵的实验模型进行仿真分析，计算结果显示水膜的承载力可达到1.92451N,高于25次试验中好的结果1.881105N。
滑靴转动方向此时沿x轴负向，以凹坑中心为界，规定左侧为前半凹坑、右侧为后半凹坑。从图中静压分布可以看出，液膜表面高压区主要集中在凹坑前半部(运动方向沿X负方向)，高压力出现在凹坑边缘处，并且高压区沿着运动方向向非凹坑区扩散一段距离，呈冠状分布；低压区主要集中在凹坑后半部，低压力出现在凹坑边缘处，并且沿着运动相反方向向非凹坑区扩散一段距离，亦呈冠状分布。位于同一分布圆的两个凹坑其压力分布趋势基本一致，沿运动方向位于前方的凹坑其压力稍大于后方的凹坑，这是因为位于后方凹坑产生的压力对前一凹坑位置处有一定的影响，及在适当的凹坑间距范围内各个凹坑间的压力分布会有相互影响。如上图所示，凹坑直径相对其间距较大，这种影响效果较为明显，位于前方凹坑的负压区显著减小；位于后方凹坑的正压区由于前一凹坑负压区的影响其范围显著减小。若两凹坑间距相对其直径较大时，凹坑间的相互影响几乎没有；此时处于同一分布圆的各个凹坑间，无论是压力分布趋势还是大小都几乎一致。随着分布圆半径的增大，正、负压的面积和强度稍有增大；这是由于分布圆半径越大其线速度就越大，动压影响就越明显。总压分布情况总体上于静压相一致，在凹坑中心正压区后方出现小区域的高压，这是由于液体随运动表面流动的过程中，在流过锥坑顶端由于方向的改变对广一化工泵的壁面区域会有明显的撞击，这就产生了分布在锥顶前方的的高压区。
a)展示了凹坑纵截面彩虹状的静压云图，前半凹坑静压为正、后半凹坑静压为负，且大正压出现-1.61mm附近及凹坑前缘，大负压出现在-0.56mm附近及凹坑后缘。这是因为前半凹坑正好与斜盘配合形成了收敛楔，而后半凹坑则形成了发散楔。由-0.55mm至-1.61mm处，压力逐渐变大，之后在逐渐减小。图b)展示了凹坑纵截面的动压分布情况，动压是由速度变化引起的压力变化，与速度的平方成正比，且没有负值。因此大压力出现在运动表面，且压力沿着少轴正方向(远离运动表面方向)逐渐递减，这是由于流体的粘滞性使相互滑动的各层之间产生剪应力，它使流动较快的层减速，流动较慢的层加速，运动逐层传递下去；在距离运动表面足够远处的流体就不会有速度，此处流体的动压也将为0。由于液膜较薄，图b)中只有与斜盘接触的一层流体速度为0。且动压分布较均匀，没有突变；表明该区域不存在明显的漩涡，这也与液膜厚度有很大关系。c)图所示为凹坑纵截面的总压分布云图，总压即为静压与动压的综合，是仿生非光滑表面凹坑动压效应的宏观体现。其分布趋势与静压分布相符合，其正压区域明显大于负压区域，表明仿生凹坑使其具有一定的承载力。
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