倒角阀座式水压锥阀空化射流动态行为数值模拟

使用可压缩的VOF空化两相流算法对倒角型阀座水压锥阀的空化射流进行了三维瞬态流场仿真。模拟结果揭示,空化结构首先在狭窄的倒角阀座流道内以附着空化的形式出现;在压差为4.4 MPa的工况条件下,空化分布集中在3个区域,阀座流道内及阀芯后沿的附着型空化,阀座流道至阀芯后沿的漩涡空化。射流势核在阀座流道入口及阀芯后沿均有分离流现象,从而诱发附着型空化;而大尺寸漩涡结构主要分布于射流势核的自由剪切层侧,漩涡空化亦相应地集中在自由剪切层侧,壁面侧偶发性形成薄层型漩涡空化。由于整体的空化行为涉及多个不同类型空化的耦合,其动态演变的周期特性受到干扰。阀座流道后部的脱落空化伴有明显的三维漩涡结构,阀芯后沿的漩涡空化与附着空化通过耦合作用形成大尺寸汽泡结构,揭示了后沿下游稀疏分布的大尺寸空化结构的产生过程。通过开展三维瞬态模拟,结合流场结构探索了空化射流的动态特性,从流体力学的层面解释了实验观测到的空化形态及分布规律。     

黏度对锥阀空化动态特性的影响机制北大核心CSCD

针对黏度对锥阀空化特性的作用机理尚未明确的问题,对水压锥阀及油压锥阀空化射流进行三维动态数值模拟,分析造成其动态行为差异的流场行为,研究黏度对锥阀空化动态特性的影响机制。结果表明,油压锥阀与水压锥阀均同时存在漩涡空化及附着型空化,并且空化诱发机制基本一致。油压锥阀的转捩过程较为缓慢,其漩涡空化结构具有明显的拟序性;而水压锥阀则具有明显的三维特性。水压锥阀空化射流的剪切层厚度仅为0.01 mm左右,阀芯表面的片状漩涡结构源于近壁面剪切效应;而油液射流的剪切层厚度则大10倍以上,油压锥阀近壁面链状漩涡空化与射流核的局部分离流现象有关。在阀芯后沿处,水压射流的近壁面剪切强度是油压射流的3倍,水压锥阀附着型空化卷入部分漩涡空化,而油压锥阀附着型空化则被卷进漩涡空化。     

黏度对锥阀空化动态特性的影响机制

针对黏度对锥阀空化特性的作用机理尚未明确的问题，对水压锥阀及油压锥阀空化射流进行三维动态数值模拟，分析造成其动态行为差异的流场行为，研究黏度对锥阀空化动态特性的影响机制。结果表明，油压锥阀与水压锥阀均同时存在漩涡空化及附着型空化，并且空化诱发机制基本一致。油压锥阀的转捩过程较为缓慢，其漩涡空化结构具有明显的拟序性；而水压锥阀则具有明显的三维特性。水压锥阀空化射流的剪切层厚度仅为0.01 mm左右，阀芯表面的片状漩涡结构源于近壁面剪切效应；而油液射流的剪切层厚度则大10倍以上，油压锥阀近壁面链状漩涡空化与射流核的局部分离流现象有关。在阀芯后沿处，水压射流的近壁面剪切强度是油压射流的3倍，水压锥阀附着型空化卷入部分漩涡空化，而油压锥阀附着型空化则被卷进漩涡空化。     

用ANSYS对海、淡水液压锥阀的流场解析

用ANSYS软件对海、淡水液压锥阀的流场进行解析，解析结果以可视化的速度场和压力场分布给出，从而针对锥阀过流特性的分析结果，对阀座和阀芯的结构进行改进——将阀座与阀芯直接相接处都改为圆弧过渡；改进结构后，明显减小了压力损失和阀内的最小负压值。研究结果对设计低消耗、低噪声海、淡水液压锥阀有一定的指导作用。     

基于CFD方法的钻井液锥阀流场模拟及结构分析

本文基于计算流体力学方法,采用幂律流变模型和RNG k-ε湍流模型对钻井液锥阀阀口处的内部流场进行数值仿真计算.通过对流场内流线形状、压力和流速的大小及其分布情况进行分析,着重研究了阀芯半锥角、阀芯结构、阀座倒角等对锥阀流场的影响.研究结果对以钻井液作为介质的液压锥阀的设计和优化具有一定的借鉴意义.     

纯水液压锥阀结构的优化设计与流场的数值分析

通过fluent软件对不同结构水压锥阀的瞬态模型进行了数值分析和计算,对可视化的图像进行了分析和研究,据此定性分析流道结构(速度、压力、流动的分离与再附壁,旋涡的产生与消失等)与能量损失、负压分布等的关系,并且也对锥阀的结构进行了优化设计与数值分析,不但为设计出高效率、低能耗、低噪声的水压阀提供理论依据,也为纯水液压锥阀的发展提供了一种新型结构。     

球式配流阀内空化数研究

针对配流阀吸水过程发生空化带来水压泵容积效率低的问题，作者以表征空化特征的空化数为角度，分析了影响配流阀空化数变化的主要因素，开展了配流阀吸水过程相关实验和AMESim仿真研究。结果表明，泵腔内压力变化随工况不同而变化，全工况内的实验与仿真计算所得空化数变化趋势一致。利用阀配流系统模型综合对比了柱塞直径、柱塞行程、阀座锥角、入口直径、余隙容积各特征参数对空化数的影响，得出高转速下各因素对吸水空化程度的影响规律，结果发现，阀座锥角和入口直径不影响空化初始时间，阀座锥角变小后空化程度会有波动变化；柱塞直径和行程的大小只会影响空化发生的先后，并不改变最小空化数；余隙容积增大可显著减小吸水空化发生的时间。     

低压下锥阀振荡空化的可视化试验研究

锥阀是压力控制阀中常用的阀结构形式,其阀芯的轴向振荡直接影响着压力控制阀的调压精度和工作稳定性。针对先导级锥阀,运用可视化的试验方法,研究锥阀在弹簧预压缩量不变且开启压力低于2.5 MPa时的阀芯振荡过程和阀口空化现象。结果表明,阀芯的振荡型态与流量密切相关。在流量低于2.0 L/min的失稳振荡现象中,阀芯会撞击阀座,阀口处流场瞬间断流,大量气泡在阀口尾部快速溃灭,并出现明显的回弹现象;在流量高于2.6 L/min的失稳振荡现象中,阀芯不会撞击阀座,阀口处出现有空化和无空化两种情况,且有空化失稳振荡时的阀芯振动和压力波动幅值明显大于无空化时;流量介于2.0~2.6 L/min时,阀芯的失稳振荡处于过渡区间,撞击阀座和不撞击阀座的现象都可能出现。     

水压锥阀流场的CFD解析

对水压锥闽流场进行了CFD解析，解析结果以可视的速度场和压力场分布给出。针对锥阀过流特性的分析结果对闽芯结构进行改进，将阀芯锥面与柱面直接相接改为圆弧过渡，改进后的结构明显减小了压力损失和阀内最小负压值，同时降低了阀芯所受轴向液动力。     

锥阀典型面密封结构空化喘振数值仿真研究

针对锥阀典型面密封结构中的空化流场进行了数值仿真研究,基于LES湍流模型、mixture多相流模型与Schnerr-Sauer空化模型,研究复现了阀口大尺度空穴。研究表明:面密封结构易导致流束内收缩效应,形成流束外扩与阀座壁面贴合的固定漩涡,进而诱导固定空化的形成。固定空化在恒定的入口压力条件下表现出尺度周期交变的喘振特性。出口压力条件不改变空化喘振频率,但出口压力越小喘振幅值越大。开度增大导致空化尺度先增大后减小,故喘振幅值先升高再下降;同时导致空化发育速度变慢,喘振频率下降。可依据对喘振特性的预测设置蓄能装置,实现更优的空化喘振削弱效果。     

Discharge coefficient of pilot poppet valve at low Reynolds number

The discharge coefficient (C_q) is an important parameter that affects the flow capacity of hydraulic valve. Many researches of C_q focused on main stage poppet (half cone angle is 30°–45°), weather the results are suitable for pilot stage poppet (half cone angle is 10°–15°) is still uncertain. In this paper, the discharge coefficient of different pilot stage poppet valves are measured, and Fluid-Structure Interaction is used to analyze the influence of the orifice submerged jet on the discharge coefficient, visualization experiment is used to study the flow field at the tail of the valve port under different poppet structures. The results show that the stability of the flow field structure at the front of the valve port and the end of the valve port has an important influence on the discharge coefficient, and C_q of the pilot poppet valve still can be written as C_q = mRe^0.5 under the condition of low Reynolds number, however the proportional coefficient m been obviously smaller than poppet valve as main stage. In poppet valve with orifice, the m value of the C_q is between 0.04 and 0.05 of the flat-end poppet, and the variation range obviously smaller than ball-end poppet valve, the reason is that a stable annular vortex was formed at the flat-end poppet port front end, which made the pressure of the poppet surface insensitive to the flow change. While in poppet valve without orifice, the m value of the C_q is between 0.02 and 0.04 of the flat-end poppet, and the variation range obviously smaller than ball-end poppet valve, the reason is that the flow field presented various pattern at the ball-end poppet port back end, which drives the m value of the C_q under different working conditions fluctuate greatly.     

液压破碎锤内锥阀中流道流场的数值分析

通过对液压破碎锤内锥阀内流道流场进行数值计算和模拟，探讨了不同情况下液压锥阀内流场包括流道速度场、压力场、流线和涡量线等的分布情况，分析了产生涡旋的位置和强度，找出了造成能耗的主要原因。结果表明，通过对锥阀阀座的优化设计，减少了流线的疏密程度和涡旋的大小，降低了能量损失，负压区也随之改变，减少了噪声，提高了能量利用率。     

基于计算流体动力学解析的液压锥阀噪声评价

结合试验结果和计算流体动力学的解析结果，研究液压锥阀的噪声评价方法。对Oshima和Ichikawa试验所用的液压锥阀进行计算流体动力学解析，得到流入和流出两种工况下，对应不同的锥面夹角时阀座上的压力分布和速度分布。
对压力和速度进行积分加权分析，结合前人试验所得液压锥阀噪声特性，找到一种基于压力分布和漩涡脱离回流的液压锥阀噪声特性评价方法。应用该方法对实际液压锥阀进行噪声评价，评价结果与试验结果一致，证明了该方法的可行性。     

基于CFD的液压锥阀阀芯启闭过程的液动力分析

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.文中采用动网格技术,利用UDF功能给定阀芯不同的运动速度,仿真研究了不同阀芯速度以及不同边界条件的锥阀阀内的流场,分析了插装型锥阀在开启和闭合工作过程中不同的边界条件下阀芯所受的液动力.所进行的研究工作对于系统建模分析和锥阀液动力的补偿研究提供了依据.     

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。     

插装型液压锥阀内部流场的三维动态仿真分析

按照实际使用的插装型锥阀的参数,应用CAD软件建立了锥阀的三维几何模型。采用动网格技术,对锥阀阀芯在静止和运动两种状态时阀内的流场进行了数值模拟和可视化分析。且在仿真过程中,使用了自适应网格技术,有利于提高解的精度。所进行的研究工作为以后对阀的设计和性能优化提供了依据。