浅析fluent液压集成块内部流场数据仿真

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1、学兔兔www.xuetutu.com第6期(总第187期)机械工程与自动化NO．62014年12月MECHANICALENGINEER1NG8LAUToMATIONDeC．文章编号：1672—6413(2014)06—0076—02基于Fluent液压集成块内部流场数据仿真吴正坤，赵毅红，吕宵宵，黄博文(扬州大学机械工程学院，江苏扬州225127)摘要：针对工程中的液压集成块，应用前处理软件Pro／E建立其内部流场的三维模型，应用ICEM对模型进行边界条件设定及网格划分，最后采用Fluent提供的一e湍流模

2、型对结构流场进行数值模拟。通过对流场的分析，找到了液流在集成块内部流道产生能量损失的原因，通过增大工艺孔尺寸、减少工艺孔数目和直角转弯结构等措施，可达到降低集成块内部流道能量损失的目的，为集成块内部结构优化提供了理论依据。关键词：集成块；Fluent；流场；仿真中图分类号：TP271．31：TP391．9文献标识码：A0引言此，流体流动受质量守恒定律和动量守恒定律支配。随着液压集成块在液压行业的广泛应用，提高液流体在直角管道转向处多数情况下为湍流流动，因此压集成块在液压系统中的能量利用率已成为液压技术受，c

3、—e湍流模型控制。发展的方向之一。液压系统的能量利用率低，无功损耗比较大，其中由于液压集成块结构设计不合理造成的能量损失占有较大的比重。为提高液压集成块性能，在实际工况下，笔者主要分析液压集成块内部流道压力损失的原因，为集成块的优化设计提供依据[1]。1液压集成块物理模型的建立图1管网流道结构本文以某工程中液压集成块中的一条流道A～B(1)质量守恒方程：为例对其结构进行分析和优化。该流道由7个管道相交组成，如图1所示。++一0．(1)dzoyaz2流道油液流动模型其中：p为流体密度；，和W为速度矢量在直角坐

4、标对于液压集成块管内的三维流体流动，流体为常系中的3个分量。流状态，液压集成块管内的液流特征通常为紊流[2]。因(2)动量守恒方程(Navier-Stokes方程)：十十一叭十v--十十++鲤一：，r+一旦+一+027)、1apf9、u，十十z￡一了：：：十了一十一r2002一r2十avz-z一一POr’Lz)a。wow．OwW，a0W．1Dw硼．1aW27J．aW、1a十一‘一十一十一r~002-v-十av-z-J一其中：P为瞬时压力；Iz，r和0为圆柱坐标。为湍耗散率。(3)标准I~-E方程：3边界条件

5、及流场参数设置在Fluent前处理软件Pro／E中，对流道A—B建一譬．(3)模，再将建好的模型进行网格划分，生成网格模型。使其中：为经验常数，这里取一0．09；为湍动能；￡用output命令导出liudao．rash文件。本文主要涉及收稿日期：2014—02—28；修回日期：2014—06—23作者简介：吴正坤(1986一)，男，江苏高邮人，在读硕士研究生，研究方向：机械制造及自动化。学兔兔www.xuetutu.com2014年第6期吴正坤，等：基于Fluent液压集成块内部流场数据仿真·77·以下边界

6、条件：管道进口定义为质量入口，其值设为则的运动、回流运动和碰撞，其反回来的液流与主流道0．45kg／s；管道出口定义为压力出口，其值设为12的油液掺合在一起，进一步干扰了主流的流动，从而导1■_i黜避}—一【MPa，其他面设置为固定壁面[3]。在Fluent软件中，导致72系62统62压42力32的2损12失02。eeeeeeee++++++++OO000000人liudao。msh文件。在求解器中，分别选择Segregate777Vel7oci7ty777baStreamline分离式和Implict隐式

7、的选项，其他保持默认状态。设551e+001出置液压油密度为900kg／m。，动力黏度系数为0．0405414e+O01Pa·S，流量为32L／min，并选用标准湍流模型和276e+001SIMPLE算法对其进行数值求解]。4仿真结果与分析4．1集成块流道流场分析进口流线图2为流道压力云图。液流在流经每一个直角转0-。0(m)弯时，都会产生大约0．1MPa的压力损失，流道的进0．01250．0375出口(inlet-outlet)压差为0．723MPa。因此，直角弯图3流遭流线图4．2工艺孔直径对管道流场的

8、影响道结构形式是该集成块内部液流压力损失的主要因素。以管道工艺孑LC为研究对象，其直径分别设为6mm、8mm和@10mm，长度保持不变。在Fluent菜单report中导出进口面上的平均压力，结合出口压■I麟㈡墨繇醛龆■_力，计算出工艺孔C在不同直径下的进、出口压差，如表1所示。表1工艺孔c在不同孔径下的进、出口压差工艺孔C直径进口压力pi出口压力户。压差△p图2流遭压力云图PaPaPa图3为流道流线图。当液压油