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水压外啮合齿轮泵内流场的仿真与分析

原文作者:
  姜继海, 袁俊超, 王强
发布时间:
  2014-08-13
来    源:
  哈尔滨工业大学机电工程学院液压与气动研究室
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摘要: 利用AD INA软件对水压外啮合齿轮泵内部流场进行了仿真, 在此基础上对其内部流场中的压力场进行了分析,总结出了更接近于实际的齿轮圆周压力分布规律, 为流场压力计算奠定了基础; 同时针对水压外啮合齿轮泵内气蚀问题对泵的吸水口结构进行了优化, 为设计高效、低气蚀的水压外啮合齿轮泵提供了参考。
0 引言
    近年来, 直接以天然水/自来水为工作介质的环境友好型水压传动技术已经成为国际液压技术领域的重要发展方向和前沿课题之一, 而在水压传动技术中, 研究开发水压齿轮泵对促进水压技术取代油压技术、实现环境保护和可持续发展具有重要的意义[ 1 ]。由于水介质与矿物型液压油在物理性质方面的区别,导致其在水压外啮合齿轮泵中的流场势必有所不同,本文利用AD INA软件对水压外啮合齿轮泵内流场进行了仿真和计算, 以期能对水压外啮合齿轮泵的设计提供参考。AD INA软件是美国AD INA公司推出的有限元分析软件, 在求解流固耦合问题上功能尤其强大, 有助于对水压外啮合齿轮泵进行分析和研究。
1 计算条件
    由于对外啮合齿轮泵内流场进行流固耦合分析,因此在数值计算过程中, 其模型条件如下:
(1) 工作介质为水, 齿轮材质为不锈钢材料,其具体参数如表1所示。
(2) 流体为牛顿流体, 即速度梯度变化时, 动力粘度μ不变[ 2 ]。
(3) 通过计算, 此模型中的雷诺数Re大于临界雷诺数Re, 因此模型中的液体流动状态是紊流, 满足k - ε紊流模型。
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