阀芯运动过程液压滑阀内部流场的CFD计算

摘要

液压滑阀是液压控制系统的重要基础元件，其作用是控制液压系统中流体流动的方向和流量。滑阀内的流场特性直接影响阀的性能，特别是滑阀阀芯在运动过程中的流动特性，对滑阀的工作性能有很大的影响。 论文以液压滑阀为研究对象，采用CFD方法，分别对滑阀在进口节流和出口节流两种工况下，阀芯静止和阀芯运动两种状态下，不同的阀芯运动速度下，滑阀内的流场分布进行了仿真研究。具体内容有: 1.采用Pro/E软件，按照滑阀的实际结构和参数，结合计算数学模型的可行性，建立了滑阀的三维几何模型，并运用前处理器软件Gambit进行网格划分。 2.对滑阀阀芯在不同的运动状态下，内部的流场进行了可视化的分析。阀芯运动状态的瞬态仿真采用动网格技术，利用UDF功能，定义了阀芯在开启和闭合两种情况下的不同阀芯速度。比较了滑阀在不同的运动状态下，滑阀内的流线图，速度分布，湍动能分布和压力分布及变化趋势，对定性分析滑阀内能量损失、噪声以及对滑阀的结构和流道的设计有实际的指导意义。 3.在仿真结果的基础上，对进口节流式滑阀和出口节流式滑阀的在不同的运动状态下，不同的阀芯运动速度下，阀芯壁面上的压力分布、阀芯所受的稳态液动力和瞬态液动力、阀杆上受到的径向不平衡力以及流量系数进行了分析。研究发现，阀芯受到的瞬态液动力在小开口度，大流量，高的阀芯运动速度下，值较大。另外，由于滑阀流道和阀体的不对称性，阀杆上受到的径向不平衡力，也不能简单的用平衡槽平衡掉。所以在对液压滑阀进行设计计算时，必须考虑他们的影响。研究工作为滑阀的设计和性能优化提供了依据。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1．1液压流体力学的发展状况

1．2计算流体力学及其在液压技术中的作用

1．3 CFD在液压阀中的应用

1．3．1应用CFD软件对液压阀内流场的可视化分析

1．3．2 CFD技术在水压阀中的应用

1．3．3应用CFD技术对液压阀进行的受力分析

1．3．4国外的主要研究内容

1．4课题的主要研究内容

1．4．1选题的意义和目的

1．4．2本课题的主要研究内容和应用方法

第二章计算流体动力学相关内容

2．1计算流体动力学

2．1．1计算流体动力学的概念和特点

2．1．2计算流体力学的工作步骤

2．1．3流体动力学的基本控制方程

2．2主要数值计算方法的简介

2．2．1有限差分法和有限元法

2．2．2有限体积法

2．3湍流理论

2．3．1湍流特性

2．3．2湍流模型

2．4 Fluent软件介绍

2．4．1 Fluent软件

2．4．2 UDF功能

2．4．3动网格理论

第三章三维滑阀模型稳态／动态仿真分析

3．1概述

3．2几何建模

3．2．1 Pro／E建立几何模型

3．2．2使用Gambit软件划分网格

3．3计算条件和边界条件

3．3．1计算条件

3．3．2边界条件

3．4滑阀稳态和动态条件下的速度场的仿真结果比较

3．4．1进口节流式滑阀的速度场的比较

3．4．2出口节流式滑阀的速度场的比较

3．5滑阀稳态和动态条件下的压力场的仿真结果比较

3．5．1进口节流式滑阀的压力场的比较

3．5．2出口节流式滑阀的压力场的比较

3．6本章小结

第四章三维滑阀模型受力分析

4．1概述

4．2稳态和瞬态液动力的分析比较

4．2．1动量定理

4．2．2动量定理在滑阀中的应用

4．2．3稳态液动力的理论分析和仿真计算的比较

4．2．4瞬态液动力的理论计算和仿真结果的比较

4．3阀杆受到的径向力的分析

4．4流量系数

4．5本章小结

第五章总结和展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文