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基于CFD的新型液气缓冲器流场分析与试验研究

郑彪  
【摘要】:缓冲器是一种机械装置的安全器件,目前普遍应用于交通、港口和起重机械等领域,在实际的工作过程中操纵员人身的安全和设备的寿命等诸多因素与其性能的优劣息息相关,而随着机械设备向着高速化、大型化的趋势发展,设备对于振动与冲击的控制精度要求日趋严格,因此性能优良并且具有高可靠性的缓冲器成为当下研究的焦点和难点。 与其他种类的缓冲器相比,本文研究对象即新型液气缓冲器采用一种全新的阻尼结构,复位元件选用压缩的氮气,不仅避免了使用金属弹簧作为复位件后出现的疲劳和磨损现象,而且氮气的无疲劳、体积模量小的特点使得液气缓冲器呈现出较为优越的缓冲性能,即容量大、缓冲力迅速上升以及反弹时间短等,是目前较为理想的缓冲装置,具有很高的研究价值。 本文以新型节流芯轴式的液气缓冲器作为研究对象,依据流体力学、计算流体动力学等学科理论,基于CFD技术,利用动网格模型,同时采用标准k-ε模型和SIMPLEC算法,运用仿真软件FLUENT对新型节流芯轴式液气缓冲器进行几何模型的建立、模拟迭代计算,得到内部流场压力和速度分布特性以及缓冲特性曲线,并分别对不同缓冲间隙、节流芯轴形状和冲击速度三种模型进行仿真模拟,获得各参数对液气缓冲器缓冲特性的影响,为新型液气缓冲器关键部位参数的确定和内部结构的优化提供了参考依据。同时将仿真结果与实验进行对比分析,结果表明采用CFD方法对缓冲器流场进行仿真分析是可行的。同时本文也为缓冲器产品的研发和改进提供了全新的参考方法,具有一定的应用价值。


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