基于CFD的阀芯颈部直径对液压锥阀性能的影响研究

采用计算流体动力学（computational fluid dynamics,CFD）方法对锥阀的阀腔内流场进行求解,得到不同阀芯颈部直径D值下不同阀口开度对应的流量、流量系数、阀芯阻力与稳态液动力值,并对解析结果进行了分析。结果表明：在相同阀口开度下,阀芯颈部直径D的变化对流量、流量系数几乎无影响,流量系数保持在0．86左右;阀芯的颈部直径D的变化对阀芯阻力与稳态液动力的影响也很小;阀芯阻力随着阀口开度的增大而减小;稳态液动力随着阀口开度增大而增大。     

基于CFD的伺服滑阀冲蚀磨损特性分析

目的研究颗粒杂质对伺服阀污染磨损的特点及规律,为提高伺服阀使用寿命提供参考意见。方法将计算流体力学与冲蚀理论相结合,建立伺服滑阀流场的冲蚀模型,对滑阀的冲蚀磨损情况进行可视化仿真。结果冲蚀磨损最严重的部位发生在阀口控制面锐缘,且沉割槽端面锐缘的磨损速率明显大于凸肩侧面锐缘。阀口的磨损速率与颗粒浓度基本成线性关系,且正相关,而随着阀口开度的增大,沉割槽和凸肩控制面锐缘的磨损速率均降低。质量流率不变时,阀口磨损速率整体上随颗粒直径的增大而增大,并对某一直径颗粒较敏感,且随着阀口开度的增大,所对应的敏感颗粒的直径也逐渐增大。结论应对阀口部位进行工艺处理,以增强其耐磨性。滑阀多处于大开口度下工作,可一定程度上减轻磨损。大直径颗粒对滑阀磨损更严重,在油液净化过程中应当严格控制。     

大流量工况下液压阀流道流场数模分析

液压阀用于控制液压系统中液流的压力、流量和方向,因此液压阀性能的好坏对整个系统的性能起着至关重要的作用。以某型号滑阀式多路换向阀为研究主体,建立了液压滑阀内流道不同阀口开度的流场稳态分析模型。基于FLUENT软件分析大流量工况下不同阀口开度时阀内整个流域压力、速度的分布规律,并进一步对节流口1内部复杂流场进行了数值模拟。     

电液比例调速阀节流阀芯稳态液动力分析

利用Fluent软件对电液比例调速阀节流阀芯内部流场进行仿真模拟,针对不同阀口开度下节流阀流场进行仿真分析,得出阀芯壁面的压力分布情况及稳态液动力特性,分析比较了稳态液动力的流场计算和理论公式计算结果,为阀的使用与性能优化提供依据。     

液压锥阀空化流分析及阀芯结构改进研究

空化是液压锥阀运行时造成振动及噪声的重要因素,其影响因素颇为复杂。利用FLUENT中混合模型(Mixture)及标准κ-ε湍流模型,对锥阀阀芯锥角和阀口开度的变化对空化程度的影响进行计算流体动力学分析,发现随着阀口开度的增大,空化程度先增强后减弱,而随着阀芯锥角的增大,小开度下空化程度逐渐减弱,大开度时先减弱后增强。采用两个不同锥角的锥面对阀芯结构改进,发现可一定程度抑制空化。     

直驱式插装阀内部流道的动态仿真研究

利用流体力学软件Fluent对直驱式插装阀内部流场进行分析,得到不同开度下阀体内部流体的压力及速度分布云图,分析了液流能量损失的原因,优化了结构参数。结果表明:阀口开度较小时,总压力梯度较小,阀内流体的速度梯度不均,仅在节流口处有较大的变化,在开度接近于最大时,总压力梯度最大,流体最大速度升高;开度为20 mm时,压力梯度较小的位置流体的速度梯度也较小,而压力梯度大的位置速度梯度也明显较大;能量损耗主要由于阀套的通油口面上出现了直径约为10 mm的漩涡区。     

基于阀件装配的液压集成块CAD软件的开发

提出了“基于阀件装配关系的三维设计”的思想，并依此完成了液压集成块CAD软件的开发。软件能在三维虚拟环境下实现集成块的装配设计，根据生成的装配关系及连通信息自动实现集成块三维零件图设计；同时还可以进行孔道校核，使设计液压集成块更为直观、准确和快捷。     

节流阀小开度下流场仿真和最小稳定流量研究

为了从理论上分析节流阀最小稳定流量产生原因,用FLUENT软件对节流阀不同开度和压差下的流场进行仿真分析,得出了节流阀小开度下的流场特征,探讨了流场特征和最小稳定流量之间的关系.结果表明:节流阀小开度下流场特征对最小稳定流量影响很大,小流量易受杂质阻塞节流口影响而产生波动;节流口开度和压差影响节流口流速、涡旋和气穴现象,影响流量稳定.要得到合适的最小稳定流量,减小节流口阻塞,需要设计合适的开度、压差和流道.     

燃气调压器阀瓣缺陷的流场数值模拟研究

为了研究阀瓣缺陷对调压器的性能影响，利用计算流体力学研究正常及阀瓣缺口故障状态的调压器性能，分析两种调压器模型状态的内部流场变化情况，再与实地实验结果对比。模拟结果表明：模型数值模拟结果较好地反映了调压器内部流场运行状况。调压器阀瓣上出现较小缺口、在阀口较小开度下，阀口处气体流速有较大扰动速度，会造成阀口处流量出现较大波动。搭建实验平台，阀体连接处安装300 mm管段及流量计，再将仿真结果与现场检测的压力数据进行比对。正常状态下仿真结果与实验结果相吻合，128 mm管段外流量计数据未出现扰动，得出阀体外接至少130 mm管段可以避免阀瓣小损伤对流量监测的影响。     

某高速开关阀阀芯液压力影响因素研究

随着数字液压技术的发展,对高速开关阀的性能有了更高的要求,高速开关阀阀芯力学特性决定了其整体性能。建立了某高速开关阀的CFD模型。针对不同工作压差、不同工作温度、不同底座孔径、不同底座角度以及不同开口度的某高速开关阀内部流场速度场进行了分析。分析不同工况下某高速开关阀阀芯液压力影响因素,进一步研究了阀口开度、阀口形状、阀口压差、油液温度对该阀芯液压力的影响规律,为高速开关阀设计提供了理论基础。     

纯水介质双向液压锁研究

为了研制一款适用于纯水介质的双向液压锁，针对纯水介质带来的气蚀破坏，从流场控制的角度出发，设计出3种结构改进方案，并运用CFD技术对各阀道在不同阀口开度条件下的气穴现象进行仿真，从而得出各阀道在抑制气穴方面的性能水平。为保证研究的可靠性，搭建纯水介质双向液压锁实验台进行实验验证。研究结果表明：阀口结构的优化设计对于抑制气穴具有明显效果，其中改进方案1在4种阀道结构中具有最好的防气穴能力，防气穴水平相较于传统阀道结构提高了约50%，使气穴现象得到极大抑制，降低了双向液压锁的气蚀破坏。     

电喷发动机配油转阀的设计及其流场分析北大核心

针对电子喷油器控制难度和精度高的特点,为进一步提高喷油精度,提出一种新型高压共轨喷油器配油转阀,并对阀口流场特性进行数值模拟。介绍转阀结构和工作原理,基于JE4D25A型柴油发动机工作参数,通过理论计算得到阀口关键尺寸,建立阀道流体域物理模型,在Fluent软件下对阀芯转角分别为11.5°、23°和34.5°位置流域模型进行仿真分析,得到流体在阀口处的流动特性。经分析,在怠速和额定转速下,单次配油量分别为0.059 mL和0.078 mL,额定转速下的输出流量比理论计算多6.8%,为后续阀口尺寸优化提供了参考。     

阀芯旋转式高速开关阀稳态液动力矩研究

为突破高速开关阀阀芯行程对开关频率的限制,提出一种阀芯旋转式高速开关阀。采用理论计算与CFD仿真相结合的方法,研究不同阀芯旋转角度下阀芯结构参数变化对阀口过流面积、流量系数、射流角及液动力矩的影响,得到了液动力矩的变化规律。研究结果表明：液动力矩与阀口压差及流量的二次方成正比;压差一定时,液动力矩与阀口过流面积及射流角余弦值成正比,随着阀芯旋转角度增大,液动力矩先增大后减小;流量一定时,液动力矩与阀口过流面积成反比,随着阀芯旋转角度增大,液动力矩逐步减小为零。通过调整阀芯沟槽高度来改变射流角,达到补偿液动力矩的目的。     

速度自控式管道机器人驱动调速单元数值模拟分析

在研究速度自控式管道机器人结构基础上,采用CFD技术对机器人驱动调速单元进行了流场分析,得到不同工况下驱动调速单元的压力场和速度场。分析了驱动调速单元中锥阀开口度变化对机器人行进速度的影响。结果表明:随着锥阀开口度不断加大,阀口处的流速逐渐变小,在阀口下游,由于空间变大,在管道中轴线两侧,产生了漩涡;高压区的压力变化不明显,次高压区压力逐渐降低,负压区的压力略有上升,锥阀下游区域压力逐渐上升,驱动调速单元两端压力差值逐渐变小。     

多路阀阀芯节流槽拓扑结构的优化设计

针对挖掘机多路换向阀开启过程中所受稳态液动力使得操纵力过大的问题，基于ANSYS对阀芯节流槽进行热流固多物理场可视化研究，通过分析半圆形节流槽阀芯下流动状态，提出新型节流槽拓扑结构，并建立Non-Parametric Regression响应面模型，研究新型节流槽结构尺寸对稳态液动力与质量流率的影响。结合多目标遗传算法寻优求解，并对比分析优化前后流动状态及阀芯所受稳态液动力等。结果表明：新型节流槽结构能够降低稳态液动力，有效提高了多路阀开启过程的换向性能。     

电磁比例节流阀新型节流槽的建模与特性仿真

提出一种线性节流槽,利用它能够实现节流槽的过流截面面积与节流槽开口的大小呈线性正比例关系。将它用于电磁比例节流阀,可以实现通过节流阀口的流量与阀芯位移呈线性规律变化,配合使用比例电磁铁,很容易实现电磁比例节流阀的电信号对通过阀口流量的比例控制。根据电磁比例节流阀的实际工作环境,以MATLAB作为仿真平台,对电磁比例节流阀的稳态特性进行仿真,得到了电磁比例节流阀在不同开口时的流量特性曲线、刚度特性曲线和阀口开度与流量关系曲线,并对仿真结果进行分析,分析结果对于优化电磁比例节流阀的设计参数有重要的指导意义。     

多路换向阀稳态液动力分析与结构优化

对于多路换向阀而言,稳态液动力过大会导致阀芯运动卡滞、换向阀操纵性下降。通过AMESim与Fluent软件联合仿真,发现稳态液动力峰值往往在阀口小开度时出现,且方向趋于阀口关闭;在阀芯复位过程中,稳态液动力在操纵力中最大占比为25.12%,阀芯在稳态液动力的影响下会获得过大的操纵力,破坏阀芯行程与复位弹簧力本身具有的线性关系。针对这种情况,基于流道改造法与特殊阀腔法,提出一种滑阀稳态液动力补偿方法,即在阀芯上设置一种挡流凸台。对改进后阀芯进行流场仿真分析,结果表明：凸台直径越大,降低稳态液动力的效果越明显,最多可以降低65.18%。但是过大的凸台直径会改变多路换向阀对应阀口的通流面积和水力直径,影响换向阀的压力特性,使得改进效果不理想。