摘要: 近年来，泵设备正在向大型化、宽高效运行区间、超高压大流量方向发展，需要不断提升泵的设计水平以应对不断提高的水力性能要求。Wankel泵作为一种新型的回转式容积泵，小型Wankel泵的设计已日趋完善，但是大型Wankel泵的设计还处于理论阶段。Wankel... 展开 近年来，泵设备正在向大型化、宽高效运行区间、超高压大流量方向发展，需要不断提升泵的设计水平以应对不断提高的水力性能要求。Wankel泵作为一种新型的回转式容积泵，小型Wankel泵的设计已日趋完善，但是大型Wankel泵的设计还处于理论阶段。Wankel泵的性能换算理论的研究对于提高大型泵的设计水平，准确预测泵的工作特性具有较大的理论意义。但是目前Wankel泵的性能参数换算理论研究处于空白，且Wankel泵的最优工作区间不明，泵在非最佳工况下使用，会造成能源浪费与不必要的经济损失。因此亟需研究Wankel泵的工作特性，提出一种适用于Wankel泵的性能换算理论，实现各类Wankel泵性能换算，预测大型Wankel泵的工作特性，运用于Wankel大型泵的设计。 针对上述问题，本文以Wankel泵的工作特性与性能预测为研究要点，采用理论分析、模型相似试验以及数值模拟的研究方法，研究了Wankel泵在不同工况下的工作特性，总结了主轴转速以及出口压力对泵工作特性的影响规律，并指明了Wankel泵的最优工作区间。基于Wankel泵的损失模型，推导了Wankel泵的效率表达式和换算理论，利用遗传算法，拟合了模型泵效率的各损失系数，通过换算理论对原型泵的性能进行预测，并通过试验和数值模拟进行了验证。具体工作成果如下:(1)推导了Wankel泵的基本方程以及泵性能换算理论。根据Wankel泵的结构特点，分析了模型泵与原型泵泵内机械损失及其相似关系、水力损失及其相似关系、容积损失及其相似关系，定义了各损失的损失系数，结合Wankel泵的基本相似关系推导了损失系数的换算方法，给出了Wankel泵性能的统一表达式。 (2)开展了Wankel泵的性能试验与泵性能换算理论验证试验。搭建了SDU-0.75-30型号和SDU-1.5-56型号高精度Wankel泵水动力系统，设计了多组试验工况，以SDU-0.75-30型号Wankel泵为例研究了主轴转速、出口压力对泵性能的影响规律，并指明了泵在不同工况下的最佳工作区间。将SDU-0.75-30型号泵的性能参数换算为SDU-1.5-56型号性能参数，并与SDU-1.5-56型号泵试验数据对比，发现换算结果与试验数据较为吻合，从试验方面验证了Wankel泵的换算理论的可行性。 (3)基于XFLOW数值模拟软件，建立了Wankel泵的流道模型，模拟泵内流场，分析泵内速度场分布特点与压力场变化规律，并分析了泵的输出流量特点。模拟了多种新尺寸Wankel泵的工况，计算了模拟工况的容积损失，将换算值与模拟值对比，发现误差较小，从数值模拟方面验证了Wankel泵理论换算的可行性。 收起