基于动网格的旋转液压伺服关节内部流场数值模拟-论文.pdf

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1、2014年7月机床与液压Ju1．2014第42卷第13期MACHINETOOL＆HYDRAULICSVo1．42No．13DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．13．032基于动网格的旋转液压伺服关节内部流场数值模拟胡琪，曾良才，蒋林(武汉科技大学机械自动化学院，湖北武汉430081)摘要：为了研究旋转液压伺服关节自伺服特性和内部流场的瞬时流动情况，利用Fluent软件中的动网格和UDF技术对其内部流场进行了动态数值模拟，并分析了其内部流场中的压力、流速及叶片受力的瞬时变化规律。结果表明：该模拟方法突破了以往CFD稳态模拟的局限，更能真实地模拟出关节内部流场

2、的瞬时变化情况，为关节优化设计提供了理论依据。通过分析可知该关节具有较好的自伺服特性，能在负载力矩为100N·m情况下，完成对阀芯输入信号的快速跟随。关键词：旋转液压伺服关节；动网格；UDF；动态数值模拟中图分类号：TH137．5文献标识码：A文章编号：1001—3881(2014)13—123—7NumericalSimulationofInternalFlowFieldinRotaryHydraulicServoJointBasedonDynamicMeshHUQi，ZENGLiangcai，JIANGLin(CollegeofMachineryandAutomation，Wuhan

3、UniversityofScienceandTechnology，WuhanHubei430081，China)Abstract：InordertogetseIf-servocharacteristicsandtheinstantaneousflowsituationofinternalflowfieldinrotaryhydraulicservoioint，thedynamicnume6calsimulationwasconductedwiththedynamicmeshmodelandUDFofferedbyF1uent．Theinstantane—OUSvariationsofth

4、epressure，flowrate，andleaves’forceoftheinternalflowfieldwereanalyzed．Theresultsshowthat：thismethodbreaksthelimitationsofpreviousCFDsteadystatesimulation，ismorerealisticallysimulatingtheinstantaneousvariationofinternalflowfieldinthejoint，whichprovidesatheoreticalbasisforthejoint’optimizeddesign．Th

5、roughanalysis，thejointhasgoodseif-servocharacteristics．Itcanquicklyfollowtheinputsignalofvalvecoreintheloadtorqueof100N·m．Keywords：Rotaryhydraulicservojoint；Dynamicmesh；UDF；Dynamicnumericalsimulation机器人关节的驱动方式主要有电机驱动、液压驱过有许多学者对类似的其他结构元件做过相应的研动和气压驱动。相比之下，液压驱动具有传动平稳、究，比如HimadriCHATrOPADHYAY等⋯利用Flue

6、nt结构简单、调速范围大、响应速度快、控制精度高和软件对调压阀的阀芯内部流场进行了仿真研究；胡启承载能力强等特点，从而使液压伺服关节在工业机器祥等采用Fluent软件对2D高频阀内部进行了流场人中被广泛应用，比如液压喷涂机器人、液压点焊机分析；奠尼卡等用Fluent软件对液压助力转向器转器人和液压托运机器人等。液压伺服关节是液压机器阀内部三维流场进行了数值模拟；黄思等人使用人中非常重要的部件，其性能的好坏将直接决定机器Fluent软件模拟计算单级蜗壳式离心泵的全三维流人整体性能的优劣。但是，由于液压伺服关节内部流场；李春曦等利用Fluent软件对G4-73No．8D型离动是非常复杂的不定

7、常三维黏性流动，且当关节在工心式风机内部三维流场进行数值模拟。但以上文献的作过程中，其内部流场结构必然会发生改变以及产生数值模拟都局限于定常或稳态研究，显然，这种稳态复杂涡系，从而导致各种损失，尤其是在关节处于开模拟很难反映实际流体的瞬时流动情况。针对上述存始和停止运动阶段，流量和压力等参数会剧烈变化，在的问题，采用Fluent软件中的动网格和UDF技术不但流动损失会加剧，而且会有剧烈的冲击与振动，对旋转液压伺服关节内部流场进行了动