基于FLUENT的齿轮泵内流场分析

许燕，郭津津，刘杰

(天津理工大学机械工程学院，天津300384)

齿轮泵是液压系统中应用比较广泛的容积式液压泵。它是通过两个相互啮合的齿轮的连续转动产生密封容积变化，以实现连续的吸油和排油过程，齿轮泵具有结构简单、自吸能力强、对油液不敏感等比较突出的优点，但齿轮泵也存在由于其结构特点造成的径向力不平衡，困油现象及泄漏的缺点，并且这种缺点导致了流量脉动大，乃至整个液压系统噪声高。

FLUENT是CFD(Computational Fluid Dynamics)软件中相对成熟和运用较为广泛的商业软件，它可以模拟和分析复杂几何区域内的流体流动和热传现象，并且可以支持多种网格。作者利用流体分析及工程仿真软件FLUENT对外啮合齿轮泵的内流场进行数值模拟，分析其内流场的压力场与速度场，观察由于齿轮泵本身结构所产生的泄漏、气蚀以及困油现象。

1 几何模型的建立

因为齿轮是对称的旋转体，所以只对外啮合齿轮泵进行二维建模，该齿轮泵的二维平面图由CAXA建立，如图 1所示。

图1 CAXA建模

齿轮主要参数:齿数为10，模数为3 mm，压力角为20°，变位系数为0.5，工作额定压力为2.5 MPa。然后导入到专业的CAE前处理软件ICEM CFD中，以完成齿轮泵模型的前处理和网格划分，网格化分的有限元模型如图2所示。计算网格采用了非结构化网格，这种网格易于做网格自适应，该模型网格类型为三角形网格，网格数和节点数目可通过Check获得，并生成Mesh文件。

图2 有限元模型

2 基于FLUENT的求解

2.1 与网格相关的设置

将Mesh文件导入到FLUENT二维求解器中，根据实际要求，选择适当的网格尺寸比例，并检查网格尺寸，保证最小网格单元必须不为负，否则需要重新划分网格。……