基于熵产理论的航空柱塞泵涡轮增压系统优化

在航空柱塞泵的进油端集成涡轮增压系统，有利于提高航空液压系统的集成度，并解决柱塞泵在高转速下因吸油不足而产生的空化、脱靴等难题。针对涡轮增压系统中叶片和压水室流道的优化设计问题，基于熵产理论对增压系统中的能量损失及其空间分布进行了研究，构建了涡轮自增压轴向柱塞泵的流体域模型，探究压水室形式、断面形状、进口宽度、断面面积变化规律以及涡轮叶片形式与熵产率的关系，以熵产最小为目标优化涡轮增压系统的结构：涡轮采用扭曲叶片，压水室采用螺旋形、断面形状采用圆弧形、压水室进口宽度采用8 mm、断面面积变化规律为U型时，增压系统的总熵产下降约0.032 W/K，较优化前降低了13%，增压值上升约0.22 bar，较优化前增加7%。最后采用试制的样机搭建试验系统，测试了直叶片形式和扭曲叶片形式的涡轮增压值，试验结果与仿真结果基本一致。