內(nèi)嚙合齒輪泵的流量計(jì)算誤差問(wèn)題及要求范圍
針對(duì)高壓內(nèi)嚙合齒輪泵的流量計(jì)算誤差,當(dāng)其在低壓工況下(2.88MPa)運(yùn)行時(shí),即使不施加粘性壁面條件,僅通過(guò)減小兩齒輪間的間距模擬嚙合點(diǎn)的存在,也可滿足內(nèi)嚙合齒輪泵的數(shù)值計(jì)算精度,誤差較低,為3.28%。無(wú)嚙合的計(jì)算流量曲線與工程誤差界限的交點(diǎn)約為6.4MPa即當(dāng)工作壓力小于等于6.4MPa時(shí),不考慮嚙合點(diǎn)的數(shù)值計(jì)算依然能夠滿足工程計(jì)算誤差要求。
然而,當(dāng)內(nèi)嚙合齒輪泵的工作壓力繼續(xù)升高時(shí),其數(shù)值計(jì)算的流量與試驗(yàn)相比誤差越來(lái)越大,當(dāng)內(nèi)嚙合齒輪泵的工作壓力在8.33MPa時(shí),不施加粘J險(xiǎn)壁面條件時(shí),三維CFD數(shù)值計(jì)算流量的誤差為13.,工作壓力等于16.67MPa時(shí),相對(duì)誤差為28.78%,不考慮嚙合點(diǎn)的數(shù)值計(jì)算己經(jīng)不能繼續(xù)反映內(nèi)嚙合齒輪泵的流量情況。因此,在中高壓內(nèi)嚙合齒輪泵的數(shù)值計(jì)算中, 考慮兩齒輪之間的嚙合。
然而,如表1所示,當(dāng)施加粘性壁面條件考慮嚙合點(diǎn)時(shí),嚙合點(diǎn)的粘度大小設(shè)置開(kāi)始影響內(nèi)嚙合齒輪泵的計(jì)算精度。對(duì)于內(nèi)嚙合齒輪泵工作壓力為8.33MPa的工況,利用施加粘性壁面邊界的方法考慮嚙合點(diǎn)的存在使流量的數(shù)值計(jì)算誤差減小,當(dāng)嚙合點(diǎn)的粘度設(shè)置為10倍的介質(zhì)粘度時(shí),流量的數(shù)值計(jì)算誤差為7.77%,滿足工程計(jì)算要求。同時(shí),當(dāng)施加粘性壁面模擬嚙合點(diǎn)并將嚙合點(diǎn)處的粘度設(shè)置為10倍的介質(zhì)粘度時(shí),對(duì)于工作壓力為10MPa以下的工況,其數(shù)值計(jì)算的精度均能夠滿足工程計(jì)算要求。
如表1所示,當(dāng)將嚙合點(diǎn)的粘度逐漸升高后,粘度設(shè)置為20倍的介質(zhì)粘度時(shí),內(nèi)嚙合齒輪泵在工作壓力16.67MPa時(shí),計(jì)算流量誤差繼續(xù)減小,達(dá)到15.12%。當(dāng)將嚙合點(diǎn)的粘度繼續(xù)增大為40倍的介質(zhì)粘度時(shí),內(nèi)嚙合齒輪泵在工作壓力16.67MPa時(shí),計(jì)算流量誤差繼續(xù)減小,達(dá)到12.27%己經(jīng)基本達(dá)到工程計(jì)算要求。并且,內(nèi)嚙合齒輪泵在工作壓力25MPa時(shí),計(jì)算流量誤差達(dá)到21.24%。雖然還不能夠進(jìn)入到工程誤差的要求范圍以內(nèi),但是計(jì)算精度己經(jīng)有了明顯提高。
本文中,為了內(nèi)嚙合齒輪泵內(nèi)部流場(chǎng)和動(dòng)量的連續(xù)性,嚙合點(diǎn)處的粘度設(shè)置較小,計(jì)算精度己經(jīng)明顯提高。如果將嚙合點(diǎn)處的粘度繼續(xù)增大,利用粘性壁面的方法就可以 加準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)高壓內(nèi)嚙合齒輪泵的流量。