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内流工况液压锥阀内部流场的三维可视化模拟与仿真

许慧  
【摘要】: 本文在参阅大量国内外有关计算流体力学和流场数值计算方法相关资料的基础上,用CFD(Computational Fluid Dynamics)软件Fluent对内流工况液压锥阀内部流场进行了三维数值模拟及可视化分析。 考虑到锥阀内部流道的不完全对称性、阀套上的通油孔对液压阀内部流场的影响,本文在对液压锥阀流场进行数值模拟时,采用了与实际所用锥阀相同的物理结构和参数,建立了三维计算模型,对几种不同结构的液压锥阀进行了综合分析。具体内容如下: (1)对榆次油研液压有限公司实际生产的一种锥阀建立三维模型,运用Fluent前处理软件Gambit进行了网格的划分。在阀芯固定不动和阀芯运动过程两种状态下,对流体在锥阀内的流动状态进行了仿真研究。在进行锥阀的稳态仿真时,分别对锥阀在不同开口度时设定不同的边界条件,对其流场进行仿真研究。阀芯运动状态的瞬态仿真采用动网格技术,利用UDF(User Defined Functions)功能,定义了阀芯在开启和闭合两种情况下的不同速度,对其运动过程中阀腔内部的流场进行了仿真。对实际工作中产生噪声的原因进行了分析。 (2)对φ16通径的插装锥阀,建立三维模型,对锥阀在内流工况时的流场做了仿真。根据仿真得到的速度矢量分布,压力分布,对锥阀的结构和参数做了调整,改善了流道并进行了仿真,综合比较了不同结构的流场特性。从仿真结果中得出,阀套带锥面的结构,流场性能要好一些。 (3)在液压阀节流口处由于液流速度发生变化,将有液动力作用在阀芯上。液动力是设计、分析液压控制阀时应考虑的重要因素之一。首先对φ16通径的插装锥阀,内流工况时的稳态液动力和瞬态液动力进行了理论计算,然后又通过对锥阀流场进行稳态仿真和瞬态仿真,对稳态液动力和瞬态液动力进行了仿真计算。最后对考虑了阀芯内部流道和阀套影响的流量系数做了仿真分析。 以上所进行的研究工作为以后对锥阀的设计和性能优化提供了依据。 本文课题第三章内容来自于榆次油研液压有限公司合作项目;其他内容来自国家自然科学基金项目:新概念电液流量、方向连续控制的理论与方法的研究,项目批准号:50575156。


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