车辆液力减振器内流场的仿真与研究

摘要

减振器作为车辆悬架系统不可或缺的阻尼元件，其动力学特性对车辆的舒适性、操纵稳定性、平顺性等具有很大影响。为实现液力减振器的动力学特性的控制和优化设计，须要把握减振器工作过程中各结构部件的运动特征及对阻尼曲线的影响，须要深入分析和研究减振器内部油液的流动状态和流场分布。然而液力减振器内部参数(如压力、流速等)的测试和分析是比较困难的，采用实验方法很难清楚掌握减振器内部油液的动态特性，而借助现代计算机仿真计算技术，对减振器内部油液的动态特性进行仿真计算、分析和研究，则可以清楚、直观和精确的获取减振器工作过程中的内部特性和相关数据，因此本文研究具有重要的现实意义和理论价值。
　　 本文以某型筒式双向液力减振器为例，以ANSYS有限元分析计算软件及其CFX模块为工具，深入分析了液力减振器内部油液的流动状态和流场分布，对减振器内不同节流阀状态下的内部流场进行了仿真和研究，具体研究内容如下：
　　 ①对液力减振器仿真计算相关理论进行总结的基础上，从理论上对不同工作状态下的减振器各节流阀进行了力学分析。
　　 ②通过台架实验测试了所研究减振器的阻尼力速度特性，对减振器实体进行了拆解，测绘了所研究减振器各零部件的详细结构、尺寸数据的基础上，利用Pro/EWildfire软件建立了该减振器虚拟样机。
　　 ③采用实验数据和CFD仿真计算相结合的方法，运用ANSYS CFX软件，对液力减振器在不同工作状态下，油液对结构体的作用力分布、减振器内油液的速度场、压力场分布和油液的流动状况进行了CFD稳态仿真研究，同时还探讨了减振器油温度变化对减振器内部流场影响。
　　 ④基于流固耦合相关理论和方法，建立了液力减振器液固耦合有限元模型，利用ANSYS和CFX计算仿真软件，对液力减振器内部流体和阀片的相互作用进行了流固耦合仿真计算、分析和研究。
　　 本文针对车辆液力减振器内流场进行的仿真研究，再现了液力减振器内较丰富的流场信息和流体与阀片的相互作用过程，有助于理解减振器内油液和阀片的行为模式，对研究开发高品质减振器具有较重要的参考价值，同时为后续进行更深入的流固耦合仿真计算与分析打下了基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1论文研究的背景和意义

1.1.1论文研究的背景

1.1.2论文研究的意义

1.2国内外研究现状概述

1.2.1车辆液力减振器国内外技术现状和发展趋势

1.2.2车辆液力减振器建模仿真国内外研究现状

1.3研究的主要内容和方法

2液力减振器内部流场研究的相关理论概述

2.1减振器结构及工作原理

2.1.1减振器的作用

2.1.2常用减振器的结构及工作原理

2.1.3液力减振器阀系结构及其工作特性分析

2.2液力减振器CFD仿真计算相关基本理论

2.2.1 CFD数值模拟技术路线及数值求解方法

2.2.2流体力学的控制方程组

2.2.3 CFD湍流模型

2.3液力减振器流固耦合仿真计算相关基本理论

2.3.1流固耦合问题的分类

2.3.2流固耦合仿真计算技术路线

2.3.3流固耦合界面相互作用的描述方法

2.3.4流固耦合系统的边界条件

2.3.5流固耦合系统的有限元控制方程

2.4本章小结

3车辆液力减振器内流场CFD仿真与研究

3.1引言

3.2车辆液力减振器内流场仿真分析方案

3.3液力减振器各节流阀力学分析

3.4液力减振器油液的物理特性分析

3.5 CFD仿真计算软件环境介绍

3.6减振器实验测试和结构参数测绘

3.7减振器内流场仿真分析

3.7.1建模过程中的假定

3.7.2常通孔流动状态下压缩行程流场仿真分析

3.7.3常通孔流动状态下伸张行程流场仿真分析

3.7.4节流阀开启后压缩行程流场仿真分析

3.7.5节流阀开启后伸张行程流场仿真分析

3.8本章小结

4液力减振器内流场流固耦合仿真与分析

4.1引言

4.2流固耦合仿真环境介绍

4.3液力减振器建模关键部件处理

4.4液力减振器有限元模型的建立

4.4.1网格划分工具ICEM CFD/AI*Environment介绍

4.4.2减振器固体有限元模型的建立

4.4.3减振器液体有限元模型的建立

4.5减振器材料属性与耦合计算参数控制

4.5.1仿真过程中的几点假定与材料参数

4.5.2流固耦合仿真计算参数控制

4.6流固耦合计算结果处理与分析

4.7本章小结

5结论与展望

5.1主要结论

5.2后继研究工作的展望

致 谢

参考文献

附录：A.作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录