液压滑阀V型节流槽内部空化流动仿真分析

为了对修改湍流粘度后的空化模型在计算滑阀内部空化流动时的可行性进行验证,对液压滑阀V型节流槽内部空化流动采用这种模型进行了仿真分析,随着滑阀出口压力的不断变化,得到不同出口压力下的空化云图,并与实验测得的图像进行比较。在此基础上,分析了不同出口压力下阀口的压力分布,并与实验测得的压力进行比较。结果表明,该模型应用于滑阀V型节流槽内部空化流动计算得到的结果与实测数据基本吻合。     

基于Fluent的某滑阀内部流场仿真与分析

基于Fluent流场仿真软件,对某滑阀内部流场进行数值模拟和可视化研究。在相同计算条件下,分别对不同阀口开度下的三维模型进行稳态模拟仿真,得到滑阀内部流场的速度压力、流量特性以及流量系数的变化规律：在相同的压差条件下,随着阀口开度的增大,阀口处的最大速度、流场的最低压力、流量系数都随之降低。通过改变节流槽的形状进行仿真比较,得到流量系数与节流槽截面形状密切相关,在阀口开度相同的条件下,随着进出口压差的增大,半圆形节流槽滑阀的流量系数变化比较明显。研究为滑阀的优化提供了有效数据,并且对同类型产品的相关研究具有一定参考价值。     

基于Fluent滑动网格对非全周开口滑阀阀口空化现象的研究

该文主要研究了湍流方程黏度修正函数、流体湍动能、油液流动方向、阀口开启行为对于阀口空化现象的影响以及空化现象对于阀口输出质量流量的影响。该文以滑阀非全周阀口中的K型阀口为研究对象,利用Fluent滑移网格模型、Zwart空化模型和黏度修正函数、湍动能修正函数展开该文的研究。研究结果表明:湍流方程黏度项修正后,阀口近壁面处出现了速度更大、范围更广的回射流,进而改变空泡形状;考虑湍动能在空化现象的影响后,计算域内的空化量会增加;油液流动方向不仅会影响阀口空化的形态,空化发生的位置也会影响阀口输出的质量流量大小;当空化发生在节流槽内部时,空化气体会堵塞阀口降低阀口的有效过流面积,进而影响阀口的输出流量;阀口开度的变化会影响空化发生的位置数量以及强度;由于气液两相的密度差异,空化的不稳定性会影响阀口输出流量的不稳定性。     

旋转式换向阀非定常空化流动特性研究

针对旋转式换向阀空化现象会导致噪声及其性能恶化,进而影响液压激振系统的问题,对旋转式换向阀非定常空化流动特性进行了研究。利用SolidWorks软件建立了阀口的三维模型,利用前处理软件ICEM对几何模型进行了网格划分及边界条件的设置;借助Fluent软件中的Mixture气穴模型和RNG湍流模型,建立了流场数学模型,采用滑移网格技术对阀口空化流动进行了数值模拟;探究了不同开度下旋转式换向阀压力场、速度场以及气穴分布的变化趋势。研究结果表明:开度的大小会影响阀口的压力场和速度场的分布,阀芯沟槽极易出现漩涡,并且开度的变化会影响漩涡的大小;空化区域的分布也会随阀口开度的变化而变化;最大气体体积分数随入口压力和阀芯转速的增大而增大,随背压的增大而减小。     

液压滑阀内部温度特性的研究

在中、高压系统中,由于节流作用,油液流过滑阀的阀口时会发热使得油液温度升高,影响油液及系统的性能。针对油液流经节流口发热这一现象,进行了理论分析,并利用NHT(Numerical Heat Transfer,数值传热学)方法对滑阀内部的温度场和流场进行了三维数值模拟,对不同入口压力和阀口开度的滑阀温度场进行了解析。数值计算结果表明：油液流过节流口时温度升高主要源于黏性力做功导致的黏性耗散,且黏性耗散主要发生于阀口后方速度变化率非常大的涡旋区,并得出了工作压力和不同阀口开度对阀腔内温度场的影响,为滑阀设计提供了理论参考。     

非全周开口滑阀稳态液动力研究

非全周开口滑阀是液压阀的基本结构形式之一,其阀口是在阀芯凸肩圆周上均布若干不同形状的节流槽,用于获得不同流量控制特性。随着阀口开度变化,阀口节流面的位置、形状和射流角都会随之变化,因而传统理论计算方法无法准确计算压力流量、液动力特性等。采用计算流体动力学(CFD)方法,针对两种典型节流槽形式的滑阀进行了三维流场仿真分析研究,获得了不同流动方向下阀口全行程压力流量和液动力特性,并与试验测量结果进行了比较,两者吻合良好;分析比较了流场计算和理论公式计算结果。研究发现在特定的阀口开度范围内,液动力会使阀口趋于开大。此项研究对于非全周开口滑阀压力流量、液动力等性能预测以及减小阀驱动力具有重要意义。     

V形节流阀口瞬态空化特性研究

采用Fluent中修正后的RNG κ-ε湍流模型、壁面函数、Z-wart空化模型对滑阀V形节流口的空化特性进行数值计算。结果表明:V形阀口产生空化的主要原因是:油液在快速流经阀口时受到了强烈的剪切作用,导致内部微小气泡被释放出来,V形节流槽斜面逐渐生长起来的气泡在节流边脱落,这主要与边界层的分离现象有关。背压对气穴现象有明显的抑制作用,背压较高时空泡的脱落周期变短、空化范围明显减小,气穴位置移向靠近阀芯处。     

滑阀V形阀口漩涡空化数值仿真分析

使用大涡模拟法(LES)模型、Mixture多相流模型及Schnerr-Sauer空化模型对滑阀V形阀口空化流场进行了数值仿真模拟。分析了V形滑阀在不同出口压力下的速度云图、压力云图和空穴形状,讨论了其中空化产生机制。结果表明:V形滑阀中空化主要分布在阀口上半部分和阀口后的阀腔中,阀口中的空化由流体漩涡运动的低压引起,阀腔中的空化由流体漩涡运动造成的压力脉动引起;无空化时阀腔中各处压力脉动主频一致,主频随入口压力降低而增大,空化出现后会破坏压力脉动的周期性。     

基于压力分布模式的液压阀空化噪声评价

比较Oshima和Ichikawa由液压锥阀实验所得空化噪声变化和阀座上的压力分布曲线,提出基于压力分布模式评价液压锥阀空化噪声的方法。对实验所用液压锥阀进行CFD解析,得到阀座上的压力分布曲线,与实验所得噪声曲线相比较,找到评价节流口噪声的3种压力分布模式。对带V形节流口的液压滑阀流入和流出两种流动状态进行CFD解析,验证了压力分布模式评价方法在滑阀空化噪声评价中的可行性。     

节流阀小开度下空化特性的数值分析

基于计算流体动力学方法,数值研究了节流阀开度变化对节流阀内压力场、速度场及空化区域的影响。结果表明:随着开度的减小,下游槽(尤其是节流口处)流体的流速会迅速增大,空化区域逐步增大且空蚀程度逐渐加深,但当开度很小即节流阀阀口接近于闭合时,空化程度反而减弱,且空化区域向节流口移动。此外,阀内压力较大的区域位于上流道,压力较小的区域位于下流道,随着开度的减小,阀内的低压区逐步向阀口处转移。     

调压阀流体空化特性仿真及影响因素分析

针对船用二级调压阀空化问题,建立流域瞬态仿真模型,结合Singhal空化模型和标准k-ε湍流模型对调压阀流体空化现象进行数值模拟,通过流场气体体积分数分析,得出了流体空化强度及分布形态的演变规律,通过流体速度场和压力场分析,阐明了空化演变过程调压阀流场特性,进而研究了开度、流量和背压对调压阀流体空化现象的影响规律.结果...     

不同开口度下的煤矿水液压安全阀的气蚀特性

针对煤矿水液压安全阀存在的严重气蚀问题,建立双排阀口的CFD模型,分析了不同启动次序和开口度的阀腔气相体积分数和压力分布云图,并得到其影响规律及最佳的阀口开启次序。研究表明:3种开启方式下,开口度为0.8~1.2 mm时气蚀均较为严重;同步开启时,综合抗气蚀效果最差,开口度为0.8~1.2 mm时极易形成涡旋,且对气蚀现象有扩大作用;阀口1,2依次开启时,阀腔内部的气穴气蚀现象也较明显,最大气相体积分数值达98.3%,气穴范围也较大;阀口2,1依次开启时,其阀口1附近尾椎部分高压区域可以补偿压降,从而降低阀芯内部流场最大气相体积分数,且在阀口2开口度为0.8~1.2 mm时,相对其他2种开启方式,最大气相体积分数和面积分别降低了25.7%,18.6%,抗气蚀效果最佳。     

高压调节阀结构改进与汽蚀仿真

针对高压调节阀使用寿命偏低的问题,以串联型的多级降压结构为基础,提出一种优化的高压差调节阀结构。采用ANSYS Fluent对阀门内部的汽蚀现象进行仿真研究,得出静压、速度、气相体积分数等一系列数据,并讨论多级降压结构对阀门性能的影响。结果表明：阀门处于小开度下,容易产生汽蚀,汽蚀部位主要位于节流孔的阀芯与阀座处;相同工况下,优化后的调节阀能够有效抵抗气蚀,从而提高阀门的使用寿命。     

基于Fluent的挖掘机多路阀动臂联流场分析

针对多路阀在使用过程中的发热、异响、压力损失过大等问题，应用数值模拟的方法对液压挖掘机多路阀动臂联进行流场分析。基于流体动力学理论，利用Fluent软件得到了动臂2联阀芯在开启过程中，节流槽前、后的流速、压力及其差值的变化情况。通过数据分析，得到了多路阀动臂联稳态流场的内部流动规律和稳态液动力变化规律。观察发现动臂2联阀口开度在2.1～4 mm时，压差与速差同时发生突降现象，并且液动力的变化较大，容易产生振动、噪音和气穴等现象。研究结果表明，通过对多路阀阀芯开启过程的流场分析，所获得的流速、压力和液动力等数据可以作为多路阀优化设计的参考依据，从而提升多路阀的工作效率和使用寿命。     

2D伺服阀矩形先导控制阀口气穴特性研究

为研究双自由度（2D）伺服阀先导控制阀口处气穴现象的影响因素及对阀芯稳定性的影响,运用Fluent软件中cavitation模型对2D伺服阀矩形先导阀口进行了气穴特性的仿真研究。研究表明,在出口压力低于1 MPa时,阀口处会出现气穴现象,且因气穴指数σ较小,故在弓形感受通道会出现气泡现象,出口压力高于5 MPa时,无明显气泡现象但阀口处的气穴仍然存在;随着入口流速增加,阀口内侧壁和外侧壁处气穴强度和分布范围增加;在出口压力0.1 MPa情况下,随着阀口开度增加气穴现象减弱。结果表明,2D伺服阀正常工作时先导阀口处会产生气穴,对伺服阀阀芯运动的稳定性产生干扰。     

水压柱塞泵关键结构参数对泵内空化的影响

针对水压柱塞泵由于空化引起的噪声、振动以及元件的腐蚀等问题,基于全空化模型与k-ε湍流模型,分析了柱塞腔在不同位置的气相体积分数的分布以及该分布产生的机理、卸荷槽处产生空化的机理,得到了不同斜盘倾角下柱塞腔和配流盘吸水口处气相体积分数随转角变化的特性曲线,以及一级卸荷槽深度与其气相体积分数和柱塞腔压力脉动率的关系。数值计算结果表明：空化主要发生在位于吸水区域的柱塞腔;与配流盘吸水口接触瞬时的柱塞腔的气相体积分数最高;减小斜盘倾角可以减小柱塞腔和配流盘吸水口的气相体积分数与持续时间;增大一级卸荷槽深度可以减小卸荷槽处空化程度,但会增大柱塞腔的压力尖峰和压力脉动率。     

水滴迷宫式调节阀空化特性计算与结构改进

针对超(超)临界机组中水滴迷宫式调节阀在高温高压工况下引起的严重气蚀问题,基于计算流体力学理论和空化机理,选用标准k-ε湍流模型、Mixture模型和Schnerr-Sauer空化模型,比较了改进前后调节阀在典型开度下的压力、速度、气相体积分数等结构性能。计算结果表明:原始碟片结构压降大,最大可至19.95 MPa,流速高,最高可达237 m/s,从而导致了严重的空化现象,气相体积分数甚至高达1;增加围堰后,碟片流道内最大压降降低了52.5%,最大速度减小了38.8%,最大气相体积分数降低至0.18;证明增加围堰可有效控制阀内压降和流速,减小气蚀破坏程度。此外,适当增加围堰高度有利于抑制空化发生,但高度过大会使空化区域向围堰处转移,同时形成不稳定流场影响阀门启闭特性。     

插装型液压锥阀流场与气穴仿真研究

以插装型液压锥阀为研究对象,研究了几何结构参数及边界条件对锥阀流场及气穴现象的影响。按照实际使用中的插装型液压锥阀的参数,建立了锥阀的几何仿真模型,利用FLUENT软件多相流模型对插装型液压锥阀内的流场及气相分布情况进行了仿真计算,并与修改阀芯几何结构进行对比。研究表明:增大阀口开度,增大出口压力,并对阀芯结构进行修改后,插装型液压锥阀阀口气穴现象均可有效减弱。     

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%。