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内啮合齿轮泵的流量计算误差问题及要求范围

2017-05-03 11:55:31

针对高压内啮合齿轮泵的流量计算误差,当其在低压工况下(2.88MPa)运行时,即使不施加粘性壁面条件,仅通过减小两齿轮间的间距模拟啮合点的存在,也可满足内啮合齿轮泵的数值计算精度,误差较低,为3.28%。无啮合的计算流量曲线与工程误差界限的交点约为6.4MPa即当工作压力小于等于6.4MPa时,不考虑啮合点的数值计算依然能够满足工程计算误差要求。
然而,当内啮合齿轮泵的工作压力继续升高时,其数值计算的流量与试验相比误差越来越大,当内啮合齿轮泵的工作压力在8.33MPa时,不施加粘J险壁面条件时,三维CFD数值计算流量的误差为13.93%,工作压力等于16.67MPa时,相对误差为28.78%,不考虑啮合点的数值计算己经不能继续反映内啮合齿轮泵的流量情况。因此,在中高压内啮合齿轮泵的数值计算中,   考虑两齿轮之间的啮合。
然而,如表1所示,当施加粘性壁面条件考虑啮合点时,啮合点的粘度大小设置开始影响内啮合齿轮泵的计算精度。对于内啮合齿轮泵工作压力为8.33MPa的工况,利用施加粘性壁面边界的方法考虑啮合点的存在使流量的数值计算误差减小,当啮合点的粘度设置为10倍的介质粘度时,流量的数值计算误差为7.77%,满足工程计算要求。同时,当施加粘性壁面模拟啮合点并将啮合点处的粘度设置为10倍的介质粘度时,对于工作压力为10MPa以下的工况,其数值计算的精度均能够满足工程计算要求。
如表1所示,当将啮合点的粘度逐渐升高后,粘度设置为20倍的介质粘度时,内啮合齿轮泵在工作压力16.67MPa时,计算流量误差继续减小,达到15.12%。当将啮合点的粘度继续增大为40倍的介质粘度时,内啮合齿轮泵在工作压力16.67MPa时,计算流量误差继续减小,达到12.27%己经基本达到工程计算要求。并且,内啮合齿轮泵在工作压力25MPa时,计算流量误差达到21.24%。虽然还不能够进入到工程误差的要求范围以内,但是计算精度己经有了明显提高。
本文中,为了确保内啮合齿轮泵内部流场和动量的连续性,啮合点处的粘度设置较小,计算精度己经明显提高。如果将啮合点处的粘度继续增大,利用粘性壁面的方法就可以   加准确的预测高压内啮合齿轮泵的流量。

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