【液体静压导轨流场仿真分析2100字】

液体静压导轨流场仿真分析综述目录TOC\o"1-3"\h\u13741.1Fluent软件概述 114141.2液压导轨油腔的类型及主要研究对象 2171191.2.1矩形和工字形油腔流场特性分析 298111.2.2网格的划分和求解器的设置 3273071.3数值计算结果分析 4199581.3.1惯性力影响分析 4240141.3.2不同油腔结构承载能力分析 4通过对静压导轨静动态性能研究，发现可以简化N-S方程，并把流场粘性力作为主要的力，同时忽略相关的惯性力以及彻体力，最终建立导轨的力学模型。本章节将通过Fluent软件进行流场仿真，而且还通过对不同导轨油腔结构进行仿真分析，得出导轨油腔对导轨流场的力学性能影响。Fluent软件概述FLUENT是当前应用最广的计算流体力学软件之一，它有着先进的数值计算方法以及丰富的物理模型。它的数值方法为控制体积法，这是从物理量守恒出发的，并以此来构造离散方程。FLUENT求解过程主要有以下几个部分：①前处理②求解器设置求解③后处理。该软件的网格形状主要有四边形，三角形，六面体等。在前处理阶段，FLUENT不光是科研进行混合型、非结构化的网格操作，而且还能进行动网格处理，灵活性很高，给了用户较高的个性化体验。到了求解的时候，FLUENT应用的是离散有限体积的方法，给出了包括非耦合显示、隐式在内的多种算法。也包含多种求解器，诸如耦合求解器，显示求解器等。FLUENT也提供了很多求解模型，像动网格模型，化学反应模型，多相模型等，这大大满足了不同条件下所需模型的要求。这也让FLUENT软件应用更为广泛。在后处理阶段时，FLUENT可将所得结果变换为各式各样通俗易懂的图形，动画，曲线等。而且，通过FLUENT，可以轻松地进行力、力矩等相关物理量的计算。使用FLUENT软件，来解决实际问题时，可利用前处理，对所求问题进行假设分析，以此建立相关的模型，然后进行网格的划分。而到了求解的时候，就要好好分析实际情况，根据实际情况来选出合适的计算方法，合适的模型，以及合适的求解器等。最后后处理时，再次根据实际情况，分析所得结果。下图，就是利用FLUENT仿真软件进行仿真的全过程：图5-1仿真的全过程液压导轨油腔的类型及主要研究对象液压导轨油腔的几何形状有很多，诸如工字型、王字形、圆形、矩形等。本章节主要是在封油边尺寸相同的情况下，对工字形油腔以及矩形油腔进行研究。矩形和工字形油腔流场特性分析图5-2图5-3上面两图表示的就是矩形和工字形油腔，从中不难看出：矩形油腔的面积大，而当静压导轨不工作时，因为它的封油边面积小，所以受到比较大的单位压力。相比较而言，工字形油腔，却是可以免受该情况下导轨的较大压力，当然它需要的初始压力大。同时，有无回油槽对两种不同油腔的流场特性都有影响。具体而言就是：有回油槽的话，两者有效的承载面积就会变小。可是若无回油槽的话，油腔间将会有串流出现。无疑这将会影响静压导轨的承载能力。网格的划分和求解器的设置首先进行网格划分。利用三维实体建模软件UG，生成下图工字形油腔的模型。图5-4然后对该区域进行网格划分，接着进行离散，可以利用六面体网格。同时，要注意正确地分块处理，还应在入油口处采用o型网格进行划分，以便获得高质量网格。网格的划分是流场仿真计算中，最重要的部分，仿真的结果是否正确，就看网格的质量高不高。因此，我们需要对已经划分好的网格质量进行科学评估，而ICEM-CFD，这个软件给出了几十种网格质量判断标准，可以有效地帮助我们，进行网格质量评估。最后，我们需要对有回油槽的导轨和没有回油槽的导轨，在进行某一方向上的进给运动时，两种不同情况对流场的影响。如下图所示，就是一个有回油槽的矩形油腔的三维实体模型。图5-5三维实体模型同样需要利用ICEM-CFD软件，通过相同划分网格的方法，对有回油槽的矩形油腔进行离散处理。接下来，就需要对求解器进行设置了。网格划分完成后，Fluent软件就要通过求解器来进行数值计算了，而Fluent的求解器，一般是分为两种的，一种是分离式，另一种是耦合式求解器。其中，分离式通常是对不可或者是弱可压流，进行有关计算的。与之相比，耦合式求解器一般是对高速可压流进行计算的。两种求解器各有自己的优点和相应的适用情况，需要我们根据实际条件，来进行选择处理。数值计算结果分析惯性力影响分析设出入口速度，油液粘度，密度，油膜厚度等，通过把得到的相关仿真结果进行对比，发现计算结果基本一致。不同油腔结构承载能力分析选择封油边相同的工字型和矩形油腔，进行相关的流场仿真。所得结果图如下:图5-6工字型油腔从上图不难看出，工字型和矩形油膜压力分布近乎相同，而工字型油腔是槽式油腔结构，矩形油腔则是全空结构。这就导致了矩形油腔在单位接触面积上的压力更大，容易发生摩擦磨损，而工字型油槽既需要一定宽度，又要一定的封油面积。图5-7矩形油腔工字型的油腔是槽式类型的，而矩形油腔是全空的。若出现无油情况时，矩形油腔就只能依靠封油边进行承载，这样容易发生摩擦磨损。所以在重载条件下，我们通常使用工字型油腔。但需要注意的是，由于工字型油腔拥有内部封油边，一旦发生停机，单位面积的比压大，使得初始的推力减小。因此，我们