Pumplinx齒輪泵流體仿真

Pumplinx齒輪泵流體仿真


步驟如下:

一、導入模型或網格

導入通過其他建模軟件建立的三維流體域模型,或者導入其他畫網格軟件輸出的網格文件。其中pumpllinx支持的三維流體域模型文件格式為(.stl)。本文采用的方式是導入三維流域模型,而三維流體域模型的建立又有兩種方式:

1)直接建立流體域三維模型;

2)先建立齒輪泵的三維模型,再通過抽取流體域的方式,獲得三維流域模型。

關于方式(2),操作實例如下:

solidworks中建立齒輪泵三維裝配體,

Pumplinx齒輪泵流體仿真的圖1

并將文件格式另存為零件格式,在零件格式下去除一些對流域性質影響微笑的細節以及與主體流域不連通的其他孔等結構后,在流域前后端面之間拉伸一個包括整個流域的長方體,并且注意取消“合并結果”;

通過“直接編輯>組合>刪減>選擇拉伸的長方體為主要實體>選擇與長方體有交集的其他實體作為要組合的實體”完成流域的抽取,如下:


Pumplinx齒輪泵流體仿真的圖2

設計樹

Pumplinx齒輪泵流體仿真的圖3

直接編輯

Pumplinx齒輪泵流體仿真的圖4

組合

Pumplinx齒輪泵流體仿真的圖5

流域

為了方便后續流域網格的劃分,需要提前分割流域實體,本文分割方式是:將流域分割為進油口、出油口、進口楔形區域、出口楔形區域及齒輪區域五部分。

完成后將文件保存為(.stl)格式,打開該(.stl)文件并確定兩齒輪的旋轉中心,后續建立轉子區域動網格需要;

注意保存路徑必須全英文;

二、模型縮放

打開pumplinx4.6.0并導入模型后,首先需要進行模型縮放,因為pumplinx默認的長度單位為m,需要通過“mesh>transform geometry or grid>properties>scale”將模型縮放為毫米單位;

Pumplinx齒輪泵流體仿真的圖6




三、邊界面分解



將導入的CAD表面通過“mesh>split/combine geometry orgrid>properties>operation>split disconnected” 將“CAD surfaces” 按照是否連接分割為不同的模塊,便于分模塊劃分網格,并將各模塊表面重命名;

緊接著將各個模塊按照角度分為單個的曲面(“split byangle”),同樣重新命名各曲面,并將同類曲面合并,如下圖,將進口楔形區域與齒輪外包面兩交互面合并為一個曲面,并重命名(如:“inwedge_mgi_gears”)


Pumplinx齒輪泵流體仿真的圖7

四、劃分非轉子區域網格

所有表面劃分、重組、重命名后,按照步驟“generalmesher>new mesh>修改網格名稱>設置網格尺寸>選中非轉子區域某模塊的全部表面(如:in_/)”劃分非轉子區域常規網格;

劃分完成后會在“geometricentities” 中看到新增了“volumes”項,即體網格,下拉菜單里有剛剛新建的網格名稱,再下拉后是該體網格的邊界面網格;選中該體網格并按照“properties>view>color/grid/……”設置體網格表面的顏色、網格可視等;

五、劃分轉子區域網格

Pumplinx具有強大的轉子模板網格劃分算法,可以按照下面的步驟輕松畫出質量很高的直齒輪泵轉子區域模板網格(或柱塞泵、內齒輪泵、螺桿泵等):

1rotortemplate mesher>properties>new mesh>重命名網格;

2rotortype(選擇模板類型,如外嚙合直齒輪泵就選擇externalgear)

3)根據提示在geometricentities中依次選中CADsurfaces 下的主動齒輪面、主動齒輪外包面、從動齒輪面、從動齒輪外包面

4drivegear rotational axis vector設置轉動軸矢量

5)設置主從動軸旋轉中心(即前文提到的第1步中.stl文件中兩個點的坐標);

6buildgear mesh”

同樣可更改該網格的顏色、網格可視等;

Pumplinx齒輪泵流體仿真的圖8

轉子區域網格

六、創建交互面

所有網格劃分完畢后,在存在交互的邊界網格之間依次建立交互面,步驟:

1)”geometricentities>boundaries”中選中存在交互的所有邊界面,比如前文所述的進/出口楔形區域上與齒輪外包面交界面“in/outwedge_mgi_gears”與主/從動齒輪外包面;

2)點擊geometricentities下的圖標Pumplinx齒輪泵流體仿真的圖9,創建交互面,完成后可在geometricentities下看到新增交互面項目“interfaces”和“mismatchedgrids interfaces”

Pumplinx齒輪泵流體仿真的圖10

交互面

七、加載模型

在“modal>selectmodules”中添加流體、空化等模型;其中由于前面劃分了外齒輪泵的模板網格,系統自動添加了齒輪泵模型(gear,這里選中該模型,在properties中修改參數,如:主動輪旋轉圈數、每個時間步下主動齒輪每齒旋轉角度、以及主動齒輪轉速、轉向等;


八、設置邊界條件
  1. 將進油口端面、出油口端面的邊界網格“boundaries>in_inlet/out_outlet”的類型選擇為inlet/outlet,并設置進出口壓力;

  2. 齒輪面系統自動設置了類型,其他表面包括交互面均為默認的壁面即可(wall;

  3. 在體網格中選擇介質(如:oil),設置介質參數(如密度、溫度等);

九、仿真參數設置

在“simulation”中設置運行圈數、每個時間步內迭代次數、采樣次數等,點擊“start”并保存后,開始仿真。

十、后處理
  1. 仿真計算過程中可隨時停止、保存;

  2. 計算停止或結束后,可在“result” 中調出壓力云圖、某界面流量波動、流體流速等結果,數據可點擊Pumplinx齒輪泵流體仿真的圖11復制。

至此,借助pumplinx的直齒輪泵仿真就完成了!

文章來源:汽車技術與裝備科研團隊

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