内摆线齿轮泵齿廓在流场中的几何特性分析

简介

目前内摆线齿轮泵摆线轮齿廓参数的设计与优化大多采用二维几何理论,未能考虑其在流场中的几何特性。为此,采用COMSOL软件平台建立了绕流模型,经与前人的实验数据进行验证后,将该模型应用于内摆线柱体绕流特性的二维数值模拟;分析了齿廓周围的涡流分布规律以及压力系数、升力系数和阻力系数变化规律;进一步分析了齿廓参数对内摆线柱体绕流的流动稳定性的影响。结果表明:由于边界层分离随着齿宽的增大而逐步延迟,从而延缓涡的脱落;齿顶宽随着创成系数和弧径系数的增大而减小,造成抵抗逆压力梯度所消耗的能量增大,使得阻力系数减小。由于涡的脱落波动性,升力系数呈现周期性变化;创成系数为1.3、弧径系数为0.55时,齿顶和齿间凹槽对涡脱落有综合延缓作用,降低尾流旋涡的能量,使得卡门涡街脱落频率和剪切层不稳定频率最低,绕流流动稳定性最好。所求得的齿廓参数的最优值为内摆线齿廓的设计与优化提供了依据,该分析方法也可作为同类型产品设计的参考。