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作者:任凯旗;符江锋;刘显为;魏鹏飞;
单位:西北工业大学动力与能源学院;西北工业大学国家卓越工程师学院;四川天府新区西工大先进动力研究院;
摘要:航空发动机燃油齿轮泵瞬态流场细节信息是探究其流动机理和结构优化的重要依据。本文给出了一种能够实现更短时间尺度下燃油齿轮泵内部强非线性瞬态流场的重构策略,通过一种奇异值分解的本征正交分解(SVD-POD)的改进增强型方法,将齿轮泵内流场非线性问题转化为线性问题以提高重构的准确性,同时通过将机理模型及试验数据进行修正校验以进一步增强POD方法准确度。通过POD分解得到的相关时间函数与正交基,实现燃油齿轮泵进出口区域速度、齿顶间隙的压力场预测。研究结果表明:该方法实现了任意时刻下的速度场分布预测,与CFD数值模拟相比,同等计算精度下重构三种典型工况下的仿真时间分别缩短了71.7%,69.4%和63.2%。采用3阶模态所重构的齿轮泵进出口流场96%的节点误差小于7.6%,77%的节点误差小于1%,具有较高的重构精度。在重构齿顶间隙上100个时刻的压力场线性热图与频谱表明,9,12,15 kr/min工况下,齿顶间隙的压力随着齿轮的旋转呈周期变化,频率分别为1 500,2 000,2 500 Hz,与燃油齿轮泵脉动频率一致。
关键词:航空燃油齿轮泵;;计算流体力学;;瞬态流场分析;;本征正交分解;;内流场重构
基金资助:国家科技重大专项(J2019-V-0016-0111);; 航空发动机及燃气轮机基础科学中心项目(P2022-B-V-003-001);; 国防基础科研项目(JCKY2022607C002)~~