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基于FLUENT的外啮合齿轮泵内部流场数值分析
摘要：
本文使用ComputationalFluidDynamics（CFD）软件FLUENT对外啮合齿轮泵内部流场进行数值模拟。首先，通过数学模型建立夹套式外啮合齿轮泵的三维模型，并对其进行网格化处理。然后，采用不同的流体模型以及边界条件进行数值计算，并分析了不同参数对内部流场的影响。最后，对模拟结果进行了分析和总结。结果表明，在合理选择流体模型和边界条件的基础上，数值模拟可以较准确地预测外啮合齿轮泵的内部流场特性，为进一步设计和优化该型齿轮泵提供了参考。
关键词：外啮合齿轮泵；数值模拟；内部流场；流体模型；边界条件
引言：
外啮合齿轮泵是一种常见的离心式齿轮泵，广泛应用于工业和民用领域。齿轮泵的性能和效率主要取决于其内部流场特性，而传统试验法的高成本和低效率限制了齿轮泵的设计和优化。数值模拟方法可以有效地模拟齿轮泵的内部流场，为设计和优化提供了有效手段。
本文基于CFD软件FLUENT，对夹套式外啮合齿轮泵的内部流场进行数值模拟，以分析各种参数对齿轮泵性能的影响。
方法：
1.伽马模型和k-ε模型的简介
伽马模型是一种常用的湍流模型，其核心思想是将湍流视为一种自发性的宏观运动。伽马模型的优点是模拟结果较为稳定，对于速度较慢的流体比较适用。
k-ε模型是一种基于湍流能量和湍流耗散率的模型，能够较为准确地预测湍流特性。在k-ε模型中，k代表湍流的能量、ε代表湍流耗散率。该模型适用于高速流体的数值模拟。
2.模型建立和网格化
本文以夹套式外啮合齿轮泵为研究对象，并在SolidWorks软件中绘制三维模型，以.stp格式输出。接着，导入ANSYS软件并进行网格化处理，生成三维网格。
3.数值计算和分析
采用ANSYS软件中的FLUENT模块进行数值计算。通过设置不同的流体模型、边界条件以及初始条件，依据数值分析方法推导并求解各个物理量的变化关系，进而得出各点处的压力、速度、温度等参数值。采用Postpro来进行后处理，即分析、处理和可视化模拟结果。对模拟结果进行分析和总结。
结果：
通过对夹套式外啮合齿轮泵内部流场进行数值模拟，得到了齿轮泵内部流场的速度云图、压力分布图等参数值。分析结果表明：当流体模型采用k-ε模型时，数值模拟结果较为准确；进口和出口的边界条件对模拟结果有一定的影响；在叶轮旋转时，液流运动速度增加，湍流特性增强。
结论：
本文使用FLUENT数值模拟软件对外啮合齿轮泵内部流场进行数值模拟，采用不同的流体模型、边界条件等参数进行计算和分析。结果表明，在合理选择流体模型和边界条件的前提下，数值模拟可以较准确地预测夹套式外啮合齿轮泵内部流场特性，为进一步设计和优化该型齿轮泵提供了参考。本文还说明了数值模拟方法的优势，即可以实现对内部流场的全面分析和优化设计，具有广阔的应用前景。