外啮合齿轮泵内部两相流动的数值模拟.pdf

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1、2012年1月润滑与密封Jan.2012第37卷第1期LUBRICAT10NENGINEERINGVo1.37No.1DOI:10.3969/j.issn.0254—0150.2012.01.005外啮合齿轮泵内部两相流动的数值模拟吕亚国刘振侠黄健(西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072)摘要:应用动网格和气穴模型,对某外啮合齿轮泵进行三维数值模拟研究,分析齿轮泵的总体性能和内部流场特性,得出齿轮泵流量随进1:3压力减小的变化规律,模拟其内部气穴的产生、运输以及破灭过程。计算结果表明,在齿轮泵的工作过程中啮合处会产生气穴。若泵进口腔的压力较高,气穴就会随着工作液的填充而

2、迅速消失,齿谷输送的工作液中不会包含气穴,齿轮泵的流量只会随进1:3压力的降低略微下降;若泵进口腔的压力过低,气穴不但难以消失,而且还会被齿谷输送走,导致齿轮泵质量流量迅速下降。齿轮泵进1:3压力越低,则输送的工作液中气体所占的比体积越高,质量流量下降越明显。关键词:外啮合齿轮泵;两相流;气穴;数值模拟中图分类号:TH325文献标识码:A文章编号:0254—0150(2012)1—017—5NumericalSimulationoftheTwo-phaseFlowinExternalGearPumpLvYaguoLiuZhenxiaHuangJian(SchoolofPower

3、andEnergy,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’anShaanxi710072,China)Abstract:Theoverallperformanceandinternalflowfieldofanexternalgearpumpwasnumericallysimulatedusing3Dtwo-phaseunsteadymethod.Resultsshowthatcavitationsarecreatedintheworkprogressofgearpump.Iftheinletpres—sureishighenoughth

4、atcavitationswillbefilledwithliquidrapidlyandthemassflowwilldecreaseslightlyasthedecrea-singofinletpressure.Iftheinletpressureislowenoughthatcavitationscan’tbefilledrapidly.Cavitationswillbesenttotheoutletandthemassflowwilldecreaseobviously.Massflowwilldecreaseaccelerativeastheinletpressured

5、ecreasinglower.Keywords:externalgearpump;tWOphaseflow;cavitation;numericalsimulation外啮合齿轮泵具有结构简单、工作可靠和对工作齿轮泵的内部流场,获取了流场压力分布;Houzeaux液清洁度不敏感等优点,在各行业中被广泛地应等使用动网格技术模拟了齿轮泵的啮合过程和间用。但是,研究发现外啮合齿轮泵作为容积泵的隙泄漏现象。姜继海等u对齿轮泵进行了二维的数一种,工作过程中存在气穴两相流流动问题。,直值模拟,初步得到了其内部流场的压力分布。江帆等接影响着齿轮泵的工作性能。人¨也利用动网格技术对齿轮泵内部流

6、场进行了初外啮合齿轮泵的内部流场极为复杂,尤其是泵内步的二维动态数值模拟。然而,这些CFD计算往往计算域的不断变化和气穴两相流等问题,使得过去齿将三维的结构简化为二维进行计算,或者是没有考虑轮泵性能的数值计算难以开展,主要通过试验和理论齿轮泵内部的气穴流动问题,无法更为准确地计算性分析的方法进行齿轮泵总体性能的研究,其存在能和反映齿轮泵内部的流动现象。的问题是难以获得详细的内部流场细节。本文作者以某外啮合齿轮泵为研究对象,采用动近年来,随着CFD技术的发展,国内外的研究网格技术,并引入气穴模型,对齿轮泵进行了三维的者们引入动网格技术解决了计算域变化的问题,从而数值模拟研究。本文

7、研究工作对于认识齿轮泵的内部实现了齿轮泵内部流场的CFD数值计算”。Ri.流场结构,分析气穴对齿轮泵性能的影响机制,以及emslagh等采用拉格朗13一欧拉有限体积法计算了齿轮泵的改进设计具有重要的参考意义。1研究对象本文的研究对象为某外啮合齿轮泵,由于研究的十基金项目:航空科学基金项目(20110453005).收稿日期:2011—08—02重点在于对齿轮泵内部流场中的两相流动现象进行模作者简介:吕亚国(1980一),男,博士,从事航空发动机滑油拟,因此出于节约计算成本的考虑,忽略齿轮泵的

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