基于CFD环形间隙泄漏量及摩擦力的仿真计算

摘要

在实际工程问题中，间隙往往无处不在，例如：柱塞泵及柱塞式马达的柱塞与缸之间的间隙，滑阀副中阀芯和阀套之间的间隙等。总而言之，这些情况下的间隙都是由内、外两个圆柱面组成的同心环形间隙。间隙问题中泄漏和摩擦是不可避免的。 本文着重研究了组成间隙的两同心圆柱面都运动时间隙泄漏量的推导公式，理论计算值与仿真计算值的比较；以及圆柱面在运动过程中所受到的摩擦力，摩擦力与速度的关系，并对理论计算值和仿真计算值进行了比较分析。 论文的主要内容包括： 第一章，阐述了本研究课题的意义及目的，国内外文献综述，及本课题所进行工作。 第二章，对内、外圆柱面之间的间隙进行建模(包括几何模型的建立和层流数学模型的建立)，首先用软件Pro/E进行几何模型的建立，用gambit进行网格的划分，用软件FLUENT进行仿真计算并取出结果。并对计算流体力学使用的计算方法、计算方程及仿真计算的步骤进行了简单介绍。 第三章，对组成同心圆环间隙的两个圆柱面都运动时泄漏量的公式进行推导，并将理论计算值和仿真计算值进行比较分析。文中还显示了两圆柱面运动速度大小方向不同时，间隙内部流场的速度矢量图和速度大小等。 第四章，对组成同心圆环间隙的圆柱面运动时受到的摩擦力进行理论计算，分析摩擦力与速度比值的关系，并对理论计算值和仿真计算值进行了比较。 第五章，对全文内容进行了总结概括。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1选题的意义和目的

1.2文献综述

1.3主要研究工作

第二章CFD基础理论知识及模型的建立

2.1 CFD基础理论知识

2.1.1流体力学的基本控制方程

2.1.2计算流体力学的主要计算方法简介

2.1.3计算流体力学的仿真计算步骤

2.2模型的建立

2.2.1几何模型的建立

2.2.2模型流态的判断

2.3计算条件和边界条件

2.3.1计算条件

2.3.2边界条件

第三章泄漏量的研究

3.1理论计算公式的推导

3.2仿真值与计算值的比较

3.2.1内、外圆柱面反向运动

3.2.2内、外圆柱面同向运动

3.3本章小结

第四章摩擦力的研究

4.1理论计算公式

4.2理论值与仿真值的比较

4.2.1纯剪切流时摩擦力的研究

4.2.2 Couette-Poiseuille流摩擦力的研究

4.3本章小结

第五章全文总结

参考文献

致谢

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附录