基于FLUENT的外啮合斜齿轮泵内部流场的仿真与分析

摘要

齿轮泵作为重要的液压动力元件之一，凭借其结构简单紧凑、体积小、重量轻、自吸性好、对油液污染不敏感、耐冲击性负载，维护方便、工作可靠等优点在液压传动技术中被广泛应用于实际工程当中。斜齿轮泵作为齿轮泵的一种，随着工业生产的需要，它在实际工程中越来越受到人们关注。斜齿轮泵较直齿轮泵能够承受更高的工作压力，但同样存在径向力大、内泄漏明显和因困油现象引起的噪声和振动等问题。本论文结合FLUENT中的动网格技术，应用FLUENT对斜齿轮泵内部流场进行仿真，围绕斜齿泵产生的困油现象展开分析，得出斜齿轮泵困油的特点和影响困油的因素，并对内泄漏和齿轮受力问题进行了分析。
　　论文主要内容如下:
　　第1章，阐述了论文的研究背景和意义;概述了齿轮泵国内外发展现状与发展趋势;本章小结对本论文主要内容进行了概括。
　　第2章，主要介绍了流体动力学中的三大控制方程、流体流动的湍流模型和齿轮泵的主要性能指标。
　　第3章，建立了斜齿轮泵内流场的三维模型、阐述FLUENT中的动网格技术并比较斜齿泵与直齿泵困油压力现象的异同并得出斜齿轮泵困油变化规律。
　　第4章，分析了斜齿轮泵不同螺旋角和齿宽下困油现象的不同以及变化规律。
　　第5章，分析了齿轮齿面在困油区高压油作用下所受的齿面载荷。
　　第6章，分析了斜齿轮泵的内泄漏现象。
　　最后，对本论文的研究成果进行了概括总结并对针对本论文中存在的不足提出了进一步的研究展望。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 齿轮泵概述

1．1．1 齿轮泵的分类

1．1．2 外啮合斜齿轮泵的工作原理与特点

1．1．3 斜齿轮泵与直齿轮泵的比较

1．1．4 斜齿轮泵的发展以及在工程中的应用

1．2 齿轮泵国内外研究现状与发展趋势

1．3 论文主要内容

第2章 流体动力学理论分析基础

2．1 流体与流动的基本特性

2．2 流体动力学基本控制方程

2．3 湍流模型

2．4 CFD介绍

2．5 外啮合齿轮泵的性能指标

第3章 外啮合斜齿轮泵与直齿轮泵的困油压力的瞬态仿真与比较分析

3．1 斜齿轮泵内流场三维建模

3．2 动网格计算模型概述

3．3 斜齿轮泵困油压力的瞬态仿真计算

3．3．1 齿轮泵困油现象的分析

3．3．2 斜齿轮泵内部流场的瞬态计算与解析

3．3．3 斜齿轮泵瞬态压力场计算结果与分析

3．4 斜齿轮泵与直齿轮泵困油压力的比较分析

3．4．1 直齿轮泵建模与仿真

3．4．2 斜齿轮泵与直齿轮泵困油压力的比较分析

3．5 本章小结

第4章 不同螺旋角和齿宽对斜齿轮泵困油压力的影响

4．1 不同螺旋角对斜齿轮泵困油压力的影响

4．1．1 不同螺旋角斜齿轮泵的建模与仿真

4．1．2 不同螺旋角对困油压力的影响

4．2 不同齿宽对斜齿轮泵困油压力的影响

4．2．1 不同齿宽斜齿轮泵的建模与仿真

4．2．2 不同齿宽对困油压力的影响

4．3 本章小结

第5章 斜齿轮在困油区高压油作用下的齿面载荷分析

5．1 Workbench仿真基础与应力应变解析

5．2 斜齿轮泵在Workbench中的计算解析

5．3 斜齿轮泵在Workbench中的仿真分析

5．4 本章小结

第6章 外啮合斜齿轮泵瞬时速度和泄漏分析

6．1 外啮合斜齿轮泵瞬时速度的仿真计算

6．1．1 齿轮泵流量分析基础

6．1．1 斜齿轮泵瞬时速度仿真与分析

6．2 本章小结

总结与展望

1 总结

2 展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间发表及录用学术论文