1、背景描述
節能減排是目前汽車技術的發展方向，可變流量機油泵是節能領域的新技術成果之一。從國外相關研究報告來看，采用可變排量機油泵一般能降低乘用車發動機1%~3%的燃油消耗。因此，可變流量機油泵的研發已成為目前的發展趨勢。
可變流量機油泵有多種類型，如可變排量的滑片泵、外嚙合齒輪泵和擺線泵等。本期PumpLinx功能介紹分享的是直線式可變排量滑片泵（Variable Displacement Vane Pump，以下簡稱VDVP）的分析應用。當然PumpLinx目前也有變量擺線泵和變量齒輪泵的應用案例，後期會一一分享。著急的小夥伴則可以單獨咨詢海基科技技術人員。
2、直線式VDVP原理簡介
滑動式VDVP工作原理
直線式VDVP與擺動式VDVP原理類似，區別在於調整環的運動方式不一樣，一種是直線式變化，另一種是擺動式變化，其最終目的都是為瞭調節機油泵的流量。此前PumpLinx分享的擺動式VDVP應用方案已詳細介紹瞭相關原理，此處就不再詳細介紹啦。看看難點都有哪些吧。
3、技術難點及PumpLinx的優勢方案
3.1 技術難點
直線式VDVP與擺動式VDVP原理類似，運動調節方式稍有差別，從流體分析角度出發，由於涉及到多個運動部件以及相互耦合運動，因此無論何種形式的變量泵的流體分析實施過程都異常艱辛。比如：
Ø 供油腔的容積變化，需要動網格技術；
Ø 調整環的運動變化，需要動畫網格技術；
Ø 調整環的運動，需要應用完備的動力學模型，考慮流固耦合運動，才能獲得準確的流量調節數據；
Ø 控制閥的響應運動，需要動網格技術和動力學模型計算；
Ø 機油泵內部的空化現象，需要高精度的空化模型；
Ø 求解速度也是困擾客戶的一大難題；
Ø ……
3.2 PumpLinx的優勢方案
PumpLinx最初在3.2版本便推出瞭VDVP的分析模板，到目前為止在變量泵的分析領域已積累瞭豐富的案例。具體來瞭解下PumpLinx在VDVP流體分析領域所具備的技術魅力吧。簡要概括為四大特征：
VDVP模板技術：
1. 分為直線式和擺動式兩種；
2. 可以快速構建滑片轉子區域的結構網格；
3. 可以快速構建調整環區域的高質量網格，且能適應復雜的結構；
4. 自動化設置轉子區域的動網格，無需編輯代碼；
5. 自動化設置調整環區域流體的動網格，無需編代碼；
6. 特有的直線式和旋轉式自由度模型，可以快速構建調整環的動力學模型，並自動控制動網格變化，無需編輯代碼。
閥門模板技術：
7. 部分VDVP出口配有控制閥，模板可以自動構建閥門運動區域的高質量網格， 自動設置閥門運動的動網格和自由度模型。各種開發都不需要，且獲得的是動態 的結果。
全空化數值模型：
8. 收斂性好，穩定性高，幾乎不用做計算調試。
高效求解：
求解速度一直是PumpLinx引以為豪的特質，並且是在高精度結果的基礎上。
4、直線式VDVP案例簡介
4.1 幾何模型
Ø 在提取VDVP的流體域時，首先需要將調整環的位置移動到合適的位置，這是由於調整環的初始位置往往處於關死狀態，無法獲得合理的網格；
Ø 由於VDVP 的結構各不相同，在應用PumpLinx進行分析時，需要對調整環的運動區域進行分區處理，以便獲得高質量的網格；分區技術具體可咨詢海基科技技術人員；
直線式VDVP流體域
4.2 網格劃分
Ø 滑片轉子區域采用vane模板進行劃分，5s內可獲得高質量結構網格；
Ø 調整環運動區域采用spool valve劃分網格，可獲得高質量的變形初始網格，避免運動過程出現負網格；
Ø 出口配有控制閥的，也采用spool valve進行網格劃分，自動生成高質量的變形初始網格；本例中配有電磁閥；
Ø 其餘靜止區域采用PumpLinx的二叉樹笛卡爾網格，簡便又高效；
Ø 網格總數約78萬；
4.3 模型設置及求解
Ø 湍流模型，采用標準k-e模型；
Ø 全空化數值模型；
Ø 采用非定常計算；
Ø 轉速2000r/min（可有多個工況，此處僅為示例）；
Ø 進口1bar，出口4bar；
Ø 電磁閥作用，當壓力超過4bar，電磁閥開啟。
機油泵介質屬性（僅為示例）
調整環參數（僅為示例）
.3 部分結果展示
進出口質量守恒情況：
進、出口質量流量守恒
變量泵穩定後的流量預測：
出口流量預測
調整環位移預測：
VDVP調整環位移變化預測
軸功率預測：
滑動式VDVP壓力雲圖
5、小結
Ø 變量泵的分析不同於定量泵，難度相較於定量泵難度要大得多。在PumpLinx模板功能支持下，在很大程度上降低瞭變量泵仿真的難度，且可以獲得合理結果；
Ø 通過分析可以獲得變量泵在不同工況下，最終調整環的平衡位置，進而獲得此工況下的流量，以及對應的扭矩、功率、受力、空化、壓力、速度等的預測結果，以評估變排量泵的設計是否符合設計要求，並進行針對性的優化改進；
Ø PumpLinx的變量泵分析功能不僅覆蓋到直線式VDVP和擺動式VDVP，同時對於變量式齒輪泵和變量式擺線泵均可滿足。