动态压差控制阀流场及流量控制特性研究

针对变流量加热及冷却系统水力和热力失调的问题,设计一种动态压差控制阀.基于计算流体力学(CFD)方法,建立不同阀芯开度下动态压差控制阀三维流道模型.对比研究了不同阀芯开度下阀内流场分布以及流量变化,得出了动态压差控制阀在不同阀芯开度下阀内压降曲线的变化规律、阀芯节流口处速度曲线及湍动能曲线的分布规律,拟合了阀门出口流量...     

DN100型物联网流量型平衡阀性能试验研究

针对温度型平衡阀调控中的滞后性等问题,提出采用一种物联网流量型平衡阀,通过模拟3种阀芯形状（W型,V型,O型）的DN100物联网流量型平衡阀在不同开度时进出口压力的变化,计算出流量特性曲线,并利用试验台对W型阀门进行流量性能试验,研究阀门开度、阀门进出口压力与流量之间的函数关系,并对数值模拟结果进行论证。结果表明,压力场轴向分布特性和流量适配性相较于V型阀和O型阀,W型阀芯具有更好的调节能力,在对应的流量下,W型阀门开度在45%～63%之间,调节范围大,符合等百分比阀门特性,可实现小流量时精细调节、大流量时快速调节。研究结果可为物联网流量型平衡阀的设计和应用提供参考。     

大型高压蒸汽阀流量特性的数值模拟

为提高动态工况下某蒸汽阀流量的控制精度,实现开度-流量的精确控制设计,采用CFD方法对其内部流场进行了数值模拟研究,以获取流量系数-开度的关系式。首先利用水介质的计算结果与前期试验结果进行比较,对有限元模型进行了验证。此后,采用蒸汽对不同开度及压差下蒸汽阀内部的流场进行了模拟计算,借鉴节流装置可压缩流体的流量方程式,获得了蒸汽阀流量特性曲线及关系式,并将其结果与理想气体得到的流量系数结果进行了对比分析,结果表明利用理想气体代替蒸汽进行流量特性研究具有一定的合理性。     

小型液压挖掘机动臂联阀口的流量特性

为了解决动臂下降过慢的问题,提高其可控性,以小型挖掘机多路阀动臂联阀为研究对象,采用CFD软件对节流槽及阀内流动进行仿真,表明P~A的流量过小且流量系数变化区间较大。通过试验对改进后的阀芯进行流量特性的测试。获得了P~A口和P~T口流量系数随阀芯位移的变化规律。结果表明:流量系数是随阀芯位移的变化而变化的,对于P~A口,在小开度时,流量系数为负值,而在大开度时也只能到达0.24;同一阀芯,不同节流口,流量系数的变化不一样,P~T口流量系数变化呈现先增大后减小的趋势;改变通过节流口的流量对阀口流量系数的影响不大;通过合理配置P~A口和P~T口过流面积的大小,可以使阀口流量系数的变化更平缓。     

高压大流量气动比例阀稳态气动力数值研究

该文针对高压大流量气动比例阀结构特点及阀芯动力学特性,建立阀芯所受稳态气动力数学模型。然而由于高压气体的可压缩性、阀口流量非线性等因素,难以采用传统气动力理论计算公式准确预测高压大流量气动力比例阀的稳态气动力,为此基于三维N-S方程,采用计算流体动力学(CFD)方法研究稳态气动力的变化特性。结果表明,该气动比例阀工作过程中最大稳态气动力达到气压驱动力的30%,成为影响阀芯响应速度与控制精度的主要因素,且稳态气动力与阀口开度呈强非线性关系。另外为减小稳态气动力的阻力作用以减小动力能源的消耗,应优化内流道结构,实现节能目的。     

一种自动流量平衡阀的实验研究

针对利用CFD软件分析得到的一类自动流量平衡阀计算模型，进行了大量的实验研究，获得了平衡阀的压差流量特征曲线关系以及阀芯侧面通流孔设计的流量系数计算公式，实验还对阀芯通孔几何形状的线性修正进行了大量的研究。结果表明，利用实验进行通流孔微调修正的自动流量平衡阀CFD计算模型具有较高的流量控制精度。     

某双阀芯电液比例多路阀主阀进口节流流场及阀口压降特性研究

以某系列双阀芯电液比例多路阀为研究对象,采用CFD流场仿真技术和PIV可视化测速技术对不同阀口开度和流量下的主阀沿进口流道、节流口、阀腔的流场进行了流体仿真和试验可视化研究。应用Fluent软件仿真研究了主阀进口节流流场分布并得出阀口压降特性;采用PIV试验研究的手段对流场分析结果加以验证,应用2D-PIV技术获得主阀腔内部一个截面上的流场分布,并通过相似理论计算得出阀口压降特性。CFD流场仿真和PIV试验结果表明：该双阀芯电液比例多路阀主阀出油环形腔内会形成较大旋涡,且阀口开度和流量对主阀进口节流内部流场结构和阀口压降特性有重要的影响。研究结果对定性分析双阀芯电液比例多路阀主阀内能量损失和噪声、主阀的结构和流道的设计以及优化具有重要实际意义,为CFD技术和PIV技术在双阀芯多路阀领域的应用研究提供了参考。     

非全周矩形开口滑阀小开口度时流量及液动力特性研究

电液伺服阀作为液压控制系统的核心元件,其性能的好坏直接关系到控制系统的特性。采用计算流体动力学软件Fluent中动网格技术,对伺服阀滑阀阀口在0.5mm开度内的流动状态进行静、动态仿真,研究其流量与液动力特性。从计算结果可以看出,阀口流量特性仿真曲线与理论曲线在趋势上基本相同。阀芯所受稳态液动力仿真值与理论值增长趋势基本相同。仿真时,阀口开度按给定速度连续增大,阀口打开瞬时,瞬态液动力变化大;阀口打开后,瞬态液动力变化不大,且瞬态液动力数值较稳态液动力小得多。     

阀芯行程对角座阀流量特性影响的数值研究

采用数值模拟和实验研究相结合的方法,研究阀芯行程对角座阀流量特性的影响。将阀芯行程为10 mm和14 mm时阀内介质流量的测试数据和数值计算结果进行对比,验证了数值模拟的准确性。在此基础上,对不同行程条件下阀内的速度场、压力场和流动旋涡进行分析。结果表明：随着阀芯行程的增加,阀门出口处的低压区域逐渐向下游移动,阀内的高流速区域更集中,流动旋涡更规则;因此,在较大的行程条件下,阀内介质的流动稳定性更好,流动阻力更小,具有更高的流量系数;在阀芯弹簧受力允许的条件下,应尽可能增加阀芯行程,提高阀门流通能力。     

膜片式低压流量阀的设计与仿真研究

为了适应杂质较多的流量调节场合,设计了一种膜片式低压流量阀.首先,根据不同阀口的过流面积,确定了流量阀的阀芯结构;利用FLUENT软件对流量阀的内部流场进行了仿真,在相同输入输出条件下,确定了其三维模型;并采用N-S方程模拟出不同阀芯位置下膜片式低压流量阀的流量特性;最后,搭建了膜片式低压流量阀流量试验平台,并进行了流量试验.试验研究结果显示,该膜片式低压流量阀的调节精度可以满足一般要求的低压流量控制场合;另外,仿真结果与试验结果吻合较好,为膜片式低压流量阀下一步的结构改进提供了仿真平台.     

滑阀液动力研究及结构分析

液动力是设计、分析液压控制阀及液压系统考虑的重要因素之一。该文采用理论推导与CFD结合的方法,利用流体分析软件FLUENT进行不同开口度下的仿真实验,仿真研究了不同开口度以及不同边界条件的滑阀阀内的流场,分析了出口节流滑阀阀芯所受的最大液动力,并提出了优化方法。所进行的研究工作对于系统建模分析和滑阀液动力的补偿研究提供了依据。     

Flow analysis of a switching valve with innovative poppet head geometry by means of CFD method

The article presents an analysis of flow through a differential switching valve installed inside a throttle-check valve block. The valve is mounted in a sandwich type arrangement together with a control valve according to ISO 4401 standard. This type of block arrangement is popular and commonly used in hydraulic drive systems. The development of a typical throttle-check valve using a differential switching valve makes it possible to add a secondary fluid stream and thus increase the inflow rate to an actuator, which is particularly important in fixed-delivery pump systems. Due to the limited range of valve dimensions and the need to adapt flow paths to connection ports, channels of complex geometry are made inside the valve block. Therefore, the main aim of the work was to properly profile geometry of the differential switching valve spool in order to obtain a smooth opening in the entire displacement range. A 3D model of flow paths was built and CFD analysis was carried out. The obtained results of numerical simulations have been confirmed experimentally on a test bench. The CFD analysis allowed values of velocity and pressure profiles as well as axial flow force acting on the spool to be determined. The proposed new shapes of the spool head geometry significantly increase the spool head operating range. Although flow rate in the initial phase of switching valve opening was reduced, the amplitude of fluid flow fluctuations also decreased.     

阀配流水压柱塞泵的回冲射流及其容积损失

为揭示水压柱塞泵配流阀对泵容积效率的影响程度,设计了阀配流柱塞泵可视化实验装置。通过高速摄像系统清晰观测到柱塞泵中回冲射流现象及形态特征。以阀芯瞬态位移、泵腔压力实测数据为边界条件进行配流阀动网格流场仿真,并进行瞬时流量积分,获得了排水阀回冲射流引起的柱塞泵容积损失数值。结果表明:在1500 r/min转速下,回冲射流时长占柱塞排水周期的30%,约为6 ms,阀芯存在多次振荡且伴随着射流空化;回冲射流造成泵容积效率的损失约为5.3%。     

出口节流式滑阀阀芯壁面压力分布及稳态轴向液动力的研究

在利用CFD软件FLUENT对出口节流式滑阀内部流场仿真的前提下,对滑阀阀芯壁面上的压力分布和稳态轴向液动力进行了研究,为了解阀芯受力提供了一定的理论依据.     

水压滑阀流场的CFD解析

利用CFD(Computational fluid dynamics)软件对水压滑阀流场进行了数值解析.获得了内流场压力和速度分布,对滑阀的流场特性进行了分析,其结果对在水压系统中使用的水压滑阀的设计或改进提供了参考依据.     

A hybrid of surrogate model and MIGA method for optimization and compensation of steady-state flow force on water hydraulic HSV

In this research, a hybrid of surrogate model and Multi-island genetic algorithm (MIGA) is proposed for optimization and compensation of steady-state flow force on water hydraulic high-speed on-off valve (HSV) driven by voice coil motor. Firstly, a dynamic model on the spool of HSV is established, and the effects of spool displacement, spool half-cone angle, valve stem diameter and inlet pressure on the steady-state flow force of HSV are analyzed through the CFD simulation. Secondly, a quadratic response surface model is set up based on design of experiment (DOE) to analyze interactions of key parameters on steady-state flow force. MIGA is proposed to optimise the structural parameters of HSV, and the optimization results are analyzed and verified by CFD simulations. Simulation results demonstrate that the steady-state flow force is reduced significantly. Finally, the steady-state flow force in the optimized structure of HSV is also verified experimentally. The experiment results exhibit that the optimized spool can compensate about 71% for the steady-state flow force, then reduce about 15% the energy consumption of HSV. This research will provide the guide for the design and engineering application of HSV.     

液压比例阀阀芯V形槽口的CFD解析

带V形槽口的滑阀阀芯在比例阀中应用非常广泛,槽口结构对阀开启过程中的比例特性和作用在阀芯上的液动力影响很大.运用CFD解析方法对带V形槽口的液压滑阀阀腔内的流场进行求解,得到不同开口度对应的流量和液动力.分析解析结果可知:应该用稳态计算求解通过阀口的流量和作用在阀芯上的稳态液动力,用移动网格技术结合瞬态计算求解瞬态液动力.     

不同结构阀芯的滑阀流场CFD分析

以小通径滑阀为研究对象,针对阀芯凹角处旋涡对滑阀内部流场及性能的影响,提出了将阀芯凹角改进为圆弧型,用CFD软件Fluent对仿真模型进行稳态研究,得到了阀内流场的速度和湍动能分布规律:在开口恒定,入口流量相同的条件下,随着圆弧半径的增大,阀内最大速度和最大湍动能减小,但并不能完全抑制阀芯凹角处旋涡的产生。结合阀内流场流线图,将圆弧型结构进一步改进为斜角加圆弧型。对比分析表明,斜角加圆弧型结构可更有效平缓流场,抑制阀内旋涡的产生和发展,降低阀内湍动能的损失,提高能量利用率。