一种球面环形油膜的双联式柱塞泵流场仿真方法

文档序号:40571917发布日期:2025-01-03 11:33阅读:17来源:国知局
一种球面环形油膜的双联式柱塞泵流场仿真方法

本发明属于柱塞泵建模与cfd仿真,具体地说是涉及一种球面环形油膜的双联式柱塞泵流场仿真方法。


背景技术:

1、在挖掘机、混凝土泵车中通常以双联式柱塞泵作为动力单元,通过多路阀及管路系统将压力油输送给液压油缸、液压马达,在双泵转速的同步控制的情况下,双联式柱塞泵不仅可以实现双泵的单独作业,分别供给不同液压执行元件动作,而在特定的工况下,则通过双泵合流功能使液压执行元件能够更快地完成相应动作而,因此被广泛应用于工程机械领域。

2、对于双联式轴向柱塞泵的结构优化及工作特性的研究,目前大多数是通过试验,存在着成本高、周期长、仿真精度不高等不足之处,而且现存对球面配流的柱塞泵的流场仿真分析大部分忽略球面油膜,导致仿真精度不高,而且关于油膜的上的参数无法获取,而pumplinx软件只能生成平面油膜网格,不能划分球面油膜,所以考虑球面环形油膜的双联式柱塞泵流场仿真方法来研究双联式轴向柱塞泵是很有必要的。


技术实现思路

1、鉴于以上背景技术的缺点,本发明的目的是提供一种球面环形油膜的双联式柱塞泵流场仿真方法,此方法根据双联式轴向柱塞泵的工作原理,使用spaceclaim软件中“体积抽取”“镜像”等功能对双联式柱塞泵的内部流域进行抽取,很大的提升模型建立的效率,建模时考虑缸体与配流盘之间的球面环形油膜,并提出使用icem软件对球面环形油膜进行网格划分,导出nastran类型网格文件之后,在pumplinx软件中进行网格装配,考虑将缸体腰形孔底部与柱塞之间的流域进行切分,并进行接触对建立,使柱塞泵流场仿真更加准确,进一步为柱塞泵的设计及优化提供参考。

2、为解决上述技术问题,本发明的目的是这样实现的:

3、一种球面环形油膜的双联式柱塞泵流场仿真方法,包括以下步骤:步骤一:建立双联式柱塞泵几何模型;步骤二:建立双联式柱塞泵流域;步骤三:双联式柱塞泵流域网格划分;步骤四:流域网格接触对建立;步骤五:选择仿真模型及对应参数设置;步骤六:设置流体仿真参数;步骤七:仿真开始;步骤八:结果分析。

4、在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案:步骤一中双联式柱塞泵几何模型,由前泵、后泵以及共用的中间体组成,其中的中间体上共用一个吸油口,两个排油口单独使用,前泵、后泵的转轴通过联轴器连接,满足双泵转速的同步控制,前泵、后泵有单独的变量机构,可以实现双泵的单独作业以及合流作业;

5、双泵的结构相同镜像对称,每个泵由配流盘、缸体、柱塞、滑靴以及斜盘部件组成,每个泵具有九个柱塞,零件进行装配时,将斜盘倾角设置成0°,将缸体的一个柱塞孔正对配流盘的内死点,建立几何模型时原点位置在中间体中截面与旋转轴的交点上,便于后续柱塞流域的抽取以及球面环形油膜的装配,其旋转轴位于三维坐标系z轴上,由x轴正半轴向y轴正半轴进行旋转,满足右手则;最后将装配体适当简化后另存为x_t中性文件供spaceclaim软件流域提取使用。

6、在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案:步骤二中双联式柱塞泵内部流体域包括:吸油流道、排油流道、配流盘流道、球面环形油膜、柱塞流道与缸体柱塞孔组成流道的流域,主要通过spaceclaim“体积抽取”功能进行流域抽取。

7、在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案:步骤二中该流体域建模过程中忽略了滑靴内部的流体部分建模,因此流体体积所提供的流量小于实际的流量;步骤二中使用pumplinx软件仿真时,需要通过计算斜盘0°时,柱塞的长度为16mm,为后续导入pumplinx软件做准备;

8、步骤二中为了保证后续仿真的准确性,需要在spaceclaim软件中对缸体顶部与柱塞位置进行切割处理;

9、步骤二中柱塞流域与配流盘流域之间需要保留0.02mm油膜厚度,使用solidworks软件建立环形球面油膜的三维模型,与配流盘流域以及柱塞流域装配定位,然后只保留环形球面油膜模型其他模型全部物理抑制掉,球面油膜另存为stl格式。

10、在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案:步骤三中需要使用icem软件划分球面环形油膜网格,最后将生成的网格转化为非结构网格,导出nastran网格类型。

11、在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案:步骤三中吸油流道、排油流道、配流盘流道流域使用pumplinx软件通用网格工具进行划分,设置合适的相对或者绝对的最大网格尺寸、最小网格尺寸以及表面网格尺寸即可,针对配流盘上的阻尼孔以及阻尼槽网格需要加密,缸体和柱塞组成的流域,需要使用pumplinx软件自带“rotor templatemesher”网格模板进行划分,设置柱塞个数、旋转向量、相对最大网格尺寸、相对最小网格尺寸、相对面网格尺寸。

12、在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案:步骤三中最后需要将icem软件另存的球面环形油膜nastran grid文件导入进行网格组装。

13、在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案:步骤四中需要分别建立吸油流道、排油流道与配流盘流域接触对、配流盘流域与油膜接触对、油膜与柱塞流域接触对、缸体顶部与缸体相交流域(cylinder cap remain)与缸体顶部流域(cylinder cap)接触对、缸体顶部与缸体相交流域(cylinder cap remain)与缸体表面(cylinder wall)接触对。

14、在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案:步骤五中选择仿真模型及对应参数设置,仿真模型包括湍流模型以及空化模型,参数设置包括湍流模型中残差收敛精度、离散格式及松弛因子;空化模型中残差收敛精度、离散格式、松弛因子以及空化模型类型;油液参数中的动力粘度、密度、温度、弹性模量及饱和蒸气压。

15、在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案:步骤六中流体仿真参数包括工况参数中的斜盘倾角、转速、旋转方向;边界条件中的进口压力、出口压力、油膜泄露压力;求解参数中的求解器类型、迭代次数、求解时间、文件自动保存频率。

16、本发明相比现有技术突出且有益的技术效果是:

17、(1)使用spaceclaim软件进行体积抽取,通拉伸、分割、镜像等操作对柱塞泵流域模型进行处理,使建模的速度大大提高。

18、(2)对cylinder cap区域进行分割处理,分别建立接触对,提高了仿真模型准确性。

19、(3)使用icem软件对球面环形油膜进行高质量网格划分,另存为nastran网格类型导入pumplinx软件中,可以提高双联式柱塞泵的仿真精度,同时通过球面环形油膜的特性来优化配流副结构。

20、(4)设置双联柱塞泵仿真参数,在同转速的情况下,不仅可以实现双泵出口的同负载以及同斜盘倾角工况,还可以实现双泵的出口的不同负载以及不同斜盘倾角工况,能够满足双联式的轴向柱塞泵在工作特性的仿真需求,同时还可以满足柱塞泵内部流动可视化,进而提高了结构优化设计效率、缩短产品开发周期,节约研发成本。

21、(5)本方法不仅可以研究双联式柱塞泵,还可以用于单独的球面配流柱塞泵,具有一定的普适性。

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