本發(fā)明屬于柱塞泵建模與cfd仿真，具體地說(shuō)是涉及一種球面環(huán)形油膜的雙聯(lián)式柱塞泵流場(chǎng)仿真方法。

背景技術(shù)：

1、在挖掘機(jī)、混凝土泵車中通常以雙聯(lián)式柱塞泵作為動(dòng)力單元，通過(guò)多路閥及管路系統(tǒng)將壓力油輸送給液壓油缸、液壓馬達(dá)，在雙泵轉(zhuǎn)速的同步控制的情況下，雙聯(lián)式柱塞泵不僅可以實(shí)現(xiàn)雙泵的單獨(dú)作業(yè)，分別供給不同液壓執(zhí)行元件動(dòng)作，而在特定的工況下，則通過(guò)雙泵合流功能使液壓執(zhí)行元件能夠更快地完成相應(yīng)動(dòng)作而，因此被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械領(lǐng)域。

2、對(duì)于雙聯(lián)式軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及工作特性的研究，目前大多數(shù)是通過(guò)試驗(yàn)，存在著成本高、周期長(zhǎng)、仿真精度不高等不足之處，而且現(xiàn)存對(duì)球面配流的柱塞泵的流場(chǎng)仿真分析大部分忽略球面油膜，導(dǎo)致仿真精度不高，而且關(guān)于油膜的上的參數(shù)無(wú)法獲取，而pumplinx軟件只能生成平面油膜網(wǎng)格，不能劃分球面油膜，所以考慮球面環(huán)形油膜的雙聯(lián)式柱塞泵流場(chǎng)仿真方法來(lái)研究雙聯(lián)式軸向柱塞泵是很有必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于以上背景技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種球面環(huán)形油膜的雙聯(lián)式柱塞泵流場(chǎng)仿真方法，此方法根據(jù)雙聯(lián)式軸向柱塞泵的工作原理，使用spaceclaim軟件中“體積抽取”“鏡像”等功能對(duì)雙聯(lián)式柱塞泵的內(nèi)部流域進(jìn)行抽取，很大的提升模型建立的效率，建模時(shí)考慮缸體與配流盤之間的球面環(huán)形油膜，并提出使用icem軟件對(duì)球面環(huán)形油膜進(jìn)行網(wǎng)格劃分，導(dǎo)出nastran類型網(wǎng)格文件之后，在pumplinx軟件中進(jìn)行網(wǎng)格裝配，考慮將缸體腰形孔底部與柱塞之間的流域進(jìn)行切分，并進(jìn)行接觸對(duì)建立，使柱塞泵流場(chǎng)仿真更加準(zhǔn)確，進(jìn)一步為柱塞泵的設(shè)計(jì)及優(yōu)化提供參考。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、一種球面環(huán)形油膜的雙聯(lián)式柱塞泵流場(chǎng)仿真方法，包括以下步驟：步驟一：建立雙聯(lián)式柱塞泵幾何模型；步驟二：建立雙聯(lián)式柱塞泵流域；步驟三：雙聯(lián)式柱塞泵流域網(wǎng)格劃分；步驟四：流域網(wǎng)格接觸對(duì)建立；步驟五：選擇仿真模型及對(duì)應(yīng)參數(shù)設(shè)置；步驟六：設(shè)置流體仿真參數(shù)；步驟七：仿真開始；步驟八：結(jié)果分析。

4、在上述方案的基礎(chǔ)上并作為上述方案的優(yōu)選方案：步驟一中雙聯(lián)式柱塞泵幾何模型，由前泵、后泵以及共用的中間體組成，其中的中間體上共用一個(gè)吸油口，兩個(gè)排油口單獨(dú)使用，前泵、后泵的轉(zhuǎn)軸通過(guò)聯(lián)軸器連接，滿足雙泵轉(zhuǎn)速的同步控制，前泵、后泵有單獨(dú)的變量機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)雙泵的單獨(dú)作業(yè)以及合流作業(yè)；

5、雙泵的結(jié)構(gòu)相同鏡像對(duì)稱，每個(gè)泵由配流盤、缸體、柱塞、滑靴以及斜盤部件組成，每個(gè)泵具有九個(gè)柱塞，零件進(jìn)行裝配時(shí)，將斜盤傾角設(shè)置成0°，將缸體的一個(gè)柱塞孔正對(duì)配流盤的內(nèi)死點(diǎn)，建立幾何模型時(shí)原點(diǎn)位置在中間體中截面與旋轉(zhuǎn)軸的交點(diǎn)上，便于后續(xù)柱塞流域的抽取以及球面環(huán)形油膜的裝配，其旋轉(zhuǎn)軸位于三維坐標(biāo)系z(mì)軸上，由x軸正半軸向y軸正半軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，滿足右手則；最后將裝配體適當(dāng)簡(jiǎn)化后另存為x_t中性文件供spaceclaim軟件流域提取使用。

6、在上述方案的基礎(chǔ)上并作為上述方案的優(yōu)選方案：步驟二中雙聯(lián)式柱塞泵內(nèi)部流體域包括：吸油流道、排油流道、配流盤流道、球面環(huán)形油膜、柱塞流道與缸體柱塞孔組成流道的流域，主要通過(guò)spaceclaim“體積抽取”功能進(jìn)行流域抽取。

7、在上述方案的基礎(chǔ)上并作為上述方案的優(yōu)選方案：步驟二中該流體域建模過(guò)程中忽略了滑靴內(nèi)部的流體部分建模，因此流體體積所提供的流量小于實(shí)際的流量；步驟二中使用pumplinx軟件仿真時(shí)，需要通過(guò)計(jì)算斜盤0°時(shí)，柱塞的長(zhǎng)度為16mm，為后續(xù)導(dǎo)入pumplinx軟件做準(zhǔn)備；

8、步驟二中為了保證后續(xù)仿真的準(zhǔn)確性，需要在spaceclaim軟件中對(duì)缸體頂部與柱塞位置進(jìn)行切割處理；

9、步驟二中柱塞流域與配流盤流域之間需要保留0.02mm油膜厚度，使用solidworks軟件建立環(huán)形球面油膜的三維模型，與配流盤流域以及柱塞流域裝配定位，然后只保留環(huán)形球面油膜模型其他模型全部物理抑制掉，球面油膜另存為stl格式。

10、在上述方案的基礎(chǔ)上并作為上述方案的優(yōu)選方案：步驟三中需要使用icem軟件劃分球面環(huán)形油膜網(wǎng)格，最后將生成的網(wǎng)格轉(zhuǎn)化為非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，導(dǎo)出nastran網(wǎng)格類型。

11、在上述方案的基礎(chǔ)上并作為上述方案的優(yōu)選方案：步驟三中吸油流道、排油流道、配流盤流道流域使用pumplinx軟件通用網(wǎng)格工具進(jìn)行劃分，設(shè)置合適的相對(duì)或者絕對(duì)的最大網(wǎng)格尺寸、最小網(wǎng)格尺寸以及表面網(wǎng)格尺寸即可，針對(duì)配流盤上的阻尼孔以及阻尼槽網(wǎng)格需要加密，缸體和柱塞組成的流域，需要使用pumplinx軟件自帶“rotor?templatemesher”網(wǎng)格模板進(jìn)行劃分，設(shè)置柱塞個(gè)數(shù)、旋轉(zhuǎn)向量、相對(duì)最大網(wǎng)格尺寸、相對(duì)最小網(wǎng)格尺寸、相對(duì)面網(wǎng)格尺寸。

12、在上述方案的基礎(chǔ)上并作為上述方案的優(yōu)選方案：步驟三中最后需要將icem軟件另存的球面環(huán)形油膜nastran?grid文件導(dǎo)入進(jìn)行網(wǎng)格組裝。

13、在上述方案的基礎(chǔ)上并作為上述方案的優(yōu)選方案：步驟四中需要分別建立吸油流道、排油流道與配流盤流域接觸對(duì)、配流盤流域與油膜接觸對(duì)、油膜與柱塞流域接觸對(duì)、缸體頂部與缸體相交流域(cylinder?cap?remain)與缸體頂部流域(cylinder?cap)接觸對(duì)、缸體頂部與缸體相交流域(cylinder?cap?remain)與缸體表面(cylinder?wall)接觸對(duì)。

14、在上述方案的基礎(chǔ)上并作為上述方案的優(yōu)選方案：步驟五中選擇仿真模型及對(duì)應(yīng)參數(shù)設(shè)置，仿真模型包括湍流模型以及空化模型，參數(shù)設(shè)置包括湍流模型中殘差收斂精度、離散格式及松弛因子；空化模型中殘差收斂精度、離散格式、松弛因子以及空化模型類型；油液參數(shù)中的動(dòng)力粘度、密度、溫度、彈性模量及飽和蒸氣壓。

15、在上述方案的基礎(chǔ)上并作為上述方案的優(yōu)選方案：步驟六中流體仿真參數(shù)包括工況參數(shù)中的斜盤傾角、轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向；邊界條件中的進(jìn)口壓力、出口壓力、油膜泄露壓力；求解參數(shù)中的求解器類型、迭代次數(shù)、求解時(shí)間、文件自動(dòng)保存頻率。

16、本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)突出且有益的技術(shù)效果是：

17、(1)使用spaceclaim軟件進(jìn)行體積抽取，通拉伸、分割、鏡像等操作對(duì)柱塞泵流域模型進(jìn)行處理，使建模的速度大大提高。

18、(2)對(duì)cylinder?cap區(qū)域進(jìn)行分割處理，分別建立接觸對(duì)，提高了仿真模型準(zhǔn)確性。

19、(3)使用icem軟件對(duì)球面環(huán)形油膜進(jìn)行高質(zhì)量網(wǎng)格劃分，另存為nastran網(wǎng)格類型導(dǎo)入pumplinx軟件中，可以提高雙聯(lián)式柱塞泵的仿真精度，同時(shí)通過(guò)球面環(huán)形油膜的特性來(lái)優(yōu)化配流副結(jié)構(gòu)。

20、(4)設(shè)置雙聯(lián)柱塞泵仿真參數(shù)，在同轉(zhuǎn)速的情況下，不僅可以實(shí)現(xiàn)雙泵出口的同負(fù)載以及同斜盤傾角工況，還可以實(shí)現(xiàn)雙泵的出口的不同負(fù)載以及不同斜盤傾角工況，能夠滿足雙聯(lián)式的軸向柱塞泵在工作特性的仿真需求，同時(shí)還可以滿足柱塞泵內(nèi)部流動(dòng)可視化，進(jìn)而提高了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)效率、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，節(jié)約研發(fā)成本。

21、(5)本方法不僅可以研究雙聯(lián)式柱塞泵，還可以用于單獨(dú)的球面配流柱塞泵，具有一定的普適性。