基于FLUENT液压集成块管内数值仿真

　　在以往的液压集成块设计当中，更多的是考虑外部元件布局以及按原理内部布孔的相关设计要求，很少顾及块体内部孔道构成的管路中液流的流动能。内部复杂的管网流场结构很容易导致整个系统能量损失增加，性能品质下降。本文采用FLUENT软件对液压集成块内部管道流场三维数值仿真和分析研究，力求深入准确地探求管网液流流动特性、规律。达到液压集成块内部流场的优化效果。

　　FLUENT 软件是由FLUENT 公司基于CFD 软件群思想开发出的计算流体力学软件，它针对每_种流体的物理问题的特点，采用适合于它的数值解法以在计算速度、稳定性和精度等方面达到最优，提高效率地解决各个领域的复杂流体计算问题。特别是针对像管路压力驱动流场可以很好地保证计算的收敛和数值的精度^[1~6]。

　　1 仿真模型建立

　　1.1 物理模型

　　本文以实际工程设计的液压集成块的流道为研究对象。某比例阀液压缸综合试验台主泵调压原理如图1及初步设计的液压集成块如图2。

　　1.2 集成块内定常流控制方程

　　对液压集成块管网内的三维流体流动，液流为定常流状态，液压集成块管内的液流流动特征通常为紊流。因此，流体流动要受物理守恒定律(质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律，在此不包括能量方程)的支配，还要遵守附加的紊流输运方程。

　　(1)质量守恒方程：

　　式中：ρ为密度;u，v和w为速度矢量在x，y和z方向的分量。

　　(2)动量守恒方程(Navier-Stokes方程)^[5]：

　　式中：µ 为动力黏度;S 为动量守恒方程的广义源项。

　　(3)低Re数k − ε模型输运方程^[5]：

　　式中：;n代表壁面法向坐标;u为与壁面平行的流速。在实际计算时，方向n可近似取为x，y和z中最满足条件的一个，速度u也做类似处理。

　　1.3 仿真模型建立及数值处理方法

　　对仿真所需的模型在 FLUENT 前处理软件GAMBIT 中建立，并对其内部流场进行网格划分，网格单元采用 Hex/Wedge，网型采用非结构网格(cooper)进行划分。然后将该网格模型导入流体仿真软件FLUENT 进行仿真分析，采用有限体积法对集成块内部流场进行数值模拟，并选用k − ε湍流模式和SIMPLE 算法对控制方程进行数值求解^[5]。

　　2 仿真结果和分析

　　根据工程中实际的集成块设计(图2)，分别对偏心距、工艺孔直径、转弯流向等参数进行数值模拟，分析其对管道流场的影响。