气动充放气系统二维非定常流场数值模拟-中南大学学报.pdfVIP

第 42卷第 6期 中南大学学报(自然科学版)  Vol.42  No.6  2011 年 6 月  Journal of Central South University (Science and Technology)  June 2011  气动充放气系统二维非定常流场数值模拟 朱冬，杨庆俊，包钢  (哈尔滨工业大学 气动技术中心，黑龙江 哈尔滨，150001)  摘要：以典型气动系统为研究对象，考虑系统内部气体、元件和环境空气之间的耦合传热，将系统内部流场、元 件和外部空气作为整体进行研究，建立气动充放气系统的二维模型，采用湍流 k−ε 两方程模型，利用有限体积法  (FVM)和动网格技术对充放气过程进行计算，得到系统内气体状态参数。在充放气过程中，气体速度最大值出现 在放气管出口处，可达到超声速范围；气缸中温度梯度主要存在于内壁面处。在系统元件中，进气节流口壁面温 度的上升幅度最大，放气节流口壁面及紧邻的气管壁面温度降幅最大。通过试验验证本方法的可行性，为非定常 流场的计算和分析提供参考。 关键词：气动系统；充放气；非定常流；有限体积法 中图分类号：TH138  文献标志码：A  文章编号：1672−7207(2011)06−1663−06  Numerical simulation of two­dimension unsteady flow field in  pneumatic charging and discharging system  ZHU Dong, YANG Qing­jun, BAO Gang  (Pneumatic Technology Center, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China)  Abstract: Considering the coupling heat transfer of pneumatic components, air inside the system and ambient air, the  flow field inside system, components and air outside system of typical pneumatic system treated as research object were  investigated as an entirety. And the two­dimension model of pneumatic charging and discharging system was putted  forward. The unsteady flow field was calculated by finite volume method (FVM) and dynamic mesh with the turbulence  k−ε model. The results show that the air’s maximal velocity appears at the outlet of the discharging pipe, which is faster  than speed of sound in the charging and discharging process, and the temperature gradient inside cylinder exists nearby  the cylinder wall. Among the components, the temperature of charging speed controller rises