孟 睿，伊 寅，韩新波，伊进宝，白坤雪，李永东

(中国船舶集团有限公司第705研究所，陕西西安710077)

0 引言

三组元推进剂是热动力鱼雷近期发展所能采用的最佳推进剂之一，比例控制器是实现三组元推进剂精确配比的关键部件[1]，其本质是3个具有共同转速的标准容积计量装置。研究人员[2–4]以往通过理论分析和经验来计算各因素对于比例控制器比例精度的影响，对于内部流场研究则相对较少。

计算流体力学为预测比例控制器的性能提供了重要途径[5]。本文以比例控制器燃料路为研究对象进行流场数值模拟，利用Pumplinx软件所具备的泵阀模板快速实现不同叶片和不同间隙下的网格划分，分析不同进出口压差及叶片与定子内表面间隙[6]工况下对于比例控制器燃料路流量、压力脉动和转动速度等影响。

1 流量理论分析

比例控制器是以马达形态工作的叶片式容积计量装置[7]，其运动计量原理如图1所示。

图1 比例控制器运动计量原理Fig.1 Motion measurement of Tri-proportion controller

根据图中xoy坐标，定子圆上某点的矢径 ρ(θ)为转角的θ函数。逆时针方向为正转向。设dt时间转过了dθ 角 度，压 油 区 由acfd变 为a′c′f′d′，容 积 缩 小 量 为acc′a′与d f f′d′之 差。由 于 ∆abc与 ∆a′b′c′面 积 近 似 相等，故acc′a′的面积S1近 似相等于bcc′b′，可按dθ角度下的圆环面积公式计算。同理，d f f′d′的面积S2近似相等于m f f′m′的面积。

ρ(θ)

由图2可见， 可表示为：

图2 ρ 与R的关系Fig.2 Relationship between ρ and R

将θ2=θ+π代入得瞬时流量为：

2 湍流模型和数值方法

2.1 湍流模型

对于流体机械流动通常Re>105，流动状态多处于湍流流动。本文采用流体机械领域最为普遍应用的k-ε模型。