摆线齿轮泵内部流场尺度自适应仿真分析

在液压传动与流体输送系统的设计迭代中，摆线齿轮泵因结构紧凑、流量脉动小、自吸性能强的特点，被广泛应用于低压润滑回路、小型液压动力单元、燃油输送单元等场景，这类泵的核心工作逻辑依赖内外转子的啮合形成密闭容积变化，完成吸油与压油过程，而内部流场的速度分布直接决定泵的容积效率、气蚀风险与运行噪声水平。本次仿真针对摆线齿轮泵的流道区域开展尺度自适应计算，计算域完全贴合转子啮合的实际轮廓，在转子齿顶与泵腔内壁的微小间隙、齿面啮合的楔形区域做了网格局部加密，避免常规结构化网格因间隙分辨率不足导致的速度计算偏差，能够精准捕捉不同转角位置下的流场速度突变区域。从仿真结果的速度云图可以看到，在转子转动过程中，油液从吸油腔进入逐渐扩大的密闭容腔时流速相对平缓，而当容腔与压油腔连通的瞬间，齿侧间隙位置会出现明显的高速射流区，最高流速集中在齿顶与壳体的径向间隙处，这一区域的流速梯度是造成泵内泄漏与剪切发热的核心诱因，设计中可通过调整齿顶间隙的公差范围、优化齿廓修形量来控制该区域的流速峰值，降低容积损失。在安装边界层面，这类摆线齿轮泵的外形多为圆盘式结构，轴向尺寸紧凑，安装时需保证转子与端盖的轴向间隙控制在合理范围，避免轴向间隙过大导致内泄漏增加，同时进油口的通径需匹配泵的额定流量，避免进油流速过高造成吸空；仿真过程中考虑了油液的粘性随剪切速率的变化特性，能够更贴近实际工况下的流场状态，区别于常规的定常仿真，尺度自适应的网格调整可以在转子转动的不同时间步自动优化网格密度，在保证计算精度的同时减少整体计算量，其计算结果可直接用于指导齿轮泵的齿廓参数优化、间隙公差设计，也能为泵的噪声控制、效率提升提供流场层面的数据支撑，帮助设计人员在样机加工前预判不同结构参数下的泵性能表现，减少物理样机的试制迭代次数。