空化现象对于机油泵的设计具有重要的影响，空化降低机油泵的工作效率，在机油泵进油腔由于转速较高时产生较大真空度，当压力达到蒸汽分离压时，便会产生气泡，随着两个啮合齿轮的继续运转，气泡进入高压区，随着压力的增大，气泡会破灭，便会产生气蚀。严重时会使齿轮产生剥落，造成机油泵寿命降低，另外随着气泡的破灭会伴随较大的振动噪声。

　　CFD空化模拟最大的困难是在气相/液相界面处存在着巨大的密度变化，而且空化的位置、发生点和空化空泡形状强烈地依赖于压力场，进而受到流动几何形状和流动边界条件的影响。空化模型基于两相流动的模型思想，通过引入混合密度的概念，综合考虑液体气化和非溶解气体的影响。用Rayleigh Plesset方程求解气泡变化动态过程，具有很好的收敛性和准确性。

　　对于一个变截面管路，根据伯努利方程可知：

　　(9)

　　式中——入口压力

　　——出口压力

　　——液体在管路收缩处的流速

　　衡量空化程度一般采用无量纲空化系数，定义为：

　　(10)

　　式中——液体饱和蒸汽压。

　　根据上边两方程可得

　　(11)

　　根据上式，值越小，越易空化，所以为了抑制或减小空化必须提高值。本例机油泵油液进入进油口后，进入进油腔，截面面积发生突变，此时由于进油腔产生较大真空度，即值会增大，值减小，容易造成空化现象。从本例仿真结果看出，空化在进油腔内发生，这与理论分析符合，能够准确的预测空化产生区域。另外，从图8和图9中可以看出，随着转速的增加，空化现象越加明显。因为，齿轮在高转速旋转情况下，每个齿间在进油腔逗留时间有限，而油液填充齿间进油腔要需要一定时间，若填充油液所需时间大于齿间容积在进油腔区域的逗留时间，油液会来不及填充油腔，齿间便转过进油区，此时，由于压力的下降，达到气体分离压便会有气泡产生，转速越高，真空度越大，产生空化现象也就越明显。

　　图8 转速4000PMR时空化现象

　　图9 转速在6000PMR时的空化现象

　　所以，设计油泵时一定充分考虑空化效应。对于大流量高转速转子泵可以采用增加进油点，如双面进油等。另外，改变进油腔和出油腔的形状充分利用高速流动油液的惯性，最大程度的完成吸油。提高容积效率，减少空化的发生。

　　4.结论

　　(1)Pumplinx软件能够方便对流场进行网格划分，网格质量能够很好的满足计算要求。计算效率较高，对于复杂模型计算结果也有较好收敛性。

　　(2)对转子机油泵的进行仿真分析，得到油泵工作时出口的流量及压力波动，在同一模型下，只改变转速，保持其他边界条件不变，得到了出口流量值，与理论值比较误差较小，。另外，随着转速的增加，流量压力脉动明显增加，理论分析相一致。

　　(3)进行空化预测，得到了高转速下由于进油腔真空度的增加，达到油液的气体分离压，产生了空化现象，随转速增加，空化现象愈加明显。所以高转速下设计时要充分考虑空化效应。

　　参考文献

　　[1]曾庆生，杨毅，王湘江. 转子式机油泵多学科优化设计[J]. 内燃机工程2009.10

　　[2] 袁文华，龚金科 转子式机油泵内外转子动态接触分析[J] 拖拉机与农用运输车2006.6

　　[3]Yu Jiang, Michal Furmanczyk, Samuel Lowry, dengfu Zhang and Chin-Yuan Perng A three-Dimensional design tool for Crescent Oil Pumps[C].SAE,2008-01-0003

　　[4]Singhal, AK, Athavale, M.M., Li, H.Y. ,and Jiang, Y. ’’Mathematical Basis and Validation of the Full Cavitation Model’’,ASME J. Fluids Engg., Vol. 124, pp.617-624,2002

　　[5]陈进，方建忠等 多排式轴向柱塞泵的流体动力学特性研究[J] 建筑机械 2007.09

　　[6]杨元模，王生保万惠君 基于提高内啮合-摆线转子式机油泵综合性能的研究[J] 液压与气动 2009(1)15-16

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