液压缸间隙密封流场下支承环的流固耦合分析(九)

图5.7外壁压力曲线图

从此图可以看出，外壁面压力从入口到出口几乎是按同一斜率在不断下降，而在平衡槽处几乎是平行不变的。这是由于平衡槽深度相对于间隙来说非常大，流体流动时对平衡槽底部几乎无法影响，平衡槽底部相当于一个静压腔，压力处处相等。

点击Report命令，再点Flux选项，就可以查得缝隙出口的质量流为

m,可计算出口的流量即泄漏量-0.00044946863.4所示。根据已知液压油的密度870kg/3

10−

×3m/s。

为：5.1663067

图5.8泄漏质量

综合上面的仿真分析可知，在15、20、25MPa下，间隙泄漏流量分别为

10−

×3m/s，5.1663067

×3m/s。由于出口压力同为2MPa, 10−

2.9233987

×3m/s，4.045447

10−

可以看出在压差逐渐加大的情况下，泄漏量也随着增大，这与3.4.1章节理论分析的结果是一样的，因此仿真分析贴近于实际。

5.3支承环仿真分析结果

分别建立18mm、22mm、25mm、30mm厚度的支承环的模型，导入Workbench中静力分析模块，分别导入进口压力为15MPa，20MPa，25MPa时Fluent分析的外壁压力，加载其他约束与载荷，然后进行求解分析，观察结果。

（1）.18mm厚度支承环

图5.9-1图5.9-2

图5.10-1图5.10-2

图5.11-1图5.11-2

1.上图5.9-1，5.9-2分别为支承环在15MPa下的综合应力图图和Y方向位移变形图;

2.上图5.10-1，5.10-2分别为支承环在20MPa下综合应力图图和Y方向位移变形图;

3.上图5.11-1，5.11-2分别为支承环在25MPa下综合应力图图和Y方向位移变形图;

结果：

1.由上图可知，支承环在15MPa压力下，最大应力在出口内表面上，为41.298MPa；

最大的位移变形也在出口内表面处，为15.901um。

2.由上图可知，支承环在20MPa压力下，最大应力在出口内表面上，为55.698MPa；

最大的位移变形也在出口内表面处，为21.152um。

3.由上图可知，支承环在25MPa压力下，最大应力在出口内表面上，为70.787MPa；

最大的位移变形也在出口内表面处，为27.168um。

由于材料的屈服极限δS=280MPa，故可以看出支承环在上述3种压力下，其综合应力结果满足设计要求，但位移变形却超出设计要求，故不符合设计要求

（2）.22mm厚度支承环

图5.12-1图5.12-2

图5.13-1图5.13-2

图5.14-1图5.14-2

1.上图5.12-1，5.12-2分别为支承环在15MPa下综合应力图图和Y方向位移变形图;

2.上图5.13-1，5.13-2分别为支承环在20MPa下综合应力图图和Y方向位移变形图;

3.上图5.14-1，5.14-2分别为支承环在25MPa下综合应力图图和Y方向位移变形图;结果：

1.由上图可知，支承环在15MPa压力下，最大应力在出口内表面上，为35.104MPa；最大的位移变形也在出口内表面处，为13.636um。

2.由上图可知，支承环在20MPa压力下，最大应力在出口内表面上，为47.059MPa；最大的位移变形也在出口内表面处，为18.041um。

3.由上图可知，支承环在25MPa压力下，最大应力在出口内表面上，为60.170MPa；最大的位移变形也在出口内表面处，为23.285um。

由于材料的屈服极限δS=280MPa，故可以看出支承环在上述3种压力下，其综合应力结果满足设计要求，但位移变形超过20MPa时就超出设计要求，故此支承环不能满足高压力工作环境的性能要求