锥阀空化现象及多相流耦合强度研究

为了研究锥阀空化条件下流体与阀芯之间的相互作用,通过结合ANSYS Fluent和System Coupling软件平台实现锥阀和流体间相互耦合的数值模拟,得到锥阀在内流和外流条件下双向流固耦合时的空化区域气体体积分数和单向、双向耦合时的阀芯0~3 s时段内等效应力分布云图。对比分析发现在结构突变区域空化明显,外流空化区域较大,空化程度比内流严重。在锥面上应力集中明显,最大应力集中在阀芯尖端;内流时的等效应力远大于外流时的等效应力;流固双向耦合时的等效应力大于流固单向耦合时的等效应力;流固双向耦合时的阀芯尖端的最大等效应力波动形态与气泡的波动形态有较好的一致性。     

基于CFD的液压锥阀结构特性分析

针对液压锥阀复杂的结构,各参数对其性能影响的不确定性,采用计算流体动力学(CFD)方法对锥阀阀腔内的流场进行了求解,得到了不同结构下不同开口度对应的流量系数与液动力值.通过分析可知:当锥角为90°,阀芯入口圆周直径为16mm或16.5mm时,模型结构达到最优化.     

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。     

基于Fluent的不同阀芯与阀体组合的数值模拟研究

从理论上分析液压节流阀的最佳结构形状,利用Fluent软件对不同结构阀芯与阀体组合形式内的流场和压力梯度进行分析。分析得出:单独改进阀座或阀芯时,阀芯对内部流体流动影响较大;在所建立的模型中,双锥面阀座与单锥面阀芯结构的组合阀内流体流动最稳定。     

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。     

节流槽形式对滑阀空化流场的影响

为了提高采煤工作面液压支架推移拉架准确度,降低空化现象对控制滑阀性能的影响,采用Pumplinx建立了不同节流槽形式下滑阀内部流体域动态模型。仿真分析了不同节流槽形式滑阀在不同开度时,压力场和空化分布以及气体体积分数的变化趋势。结果表明:不同节流槽形式对滑阀内部的压力分布和空化分布具有不同的影响;气体体积分数随着阀口开度的增大,呈现先稳定波动然后陡增最后在阀口完全开放后迅速降低的现象;交错分布形节流槽空化剧烈起始位置为4.5 mm,最大气体体积分数约为0.12,相较于其他槽形明显降低。     

液压锥阀内部流场的三维仿真计算及可视化分析

计算机技术的不断发展和各种计算流体动力学(CFD)计算方法的广泛应用,为深入了解液压阀内部流体的流动状态提供了方便。运用CFD通用软件F luent,以实际液压锥阀为模型,对阀芯在不同开口度、不同半锥角以及不同流量下的流动特性进行了三维仿真计算,并对可视化图形进行了分析。对锥阀的流量系数及阀芯上的压强分布和液动力的计算表明仿真结果与理论计算结果基本一致,为锥阀的优化设计提供了理论依据。     

液压先导锥阀开启特性的仿真分析

液压先导锥阀是液压驱动系统的最基本控制部件,其开启特性的优劣直接影响系统的品质。在对先导锥阀的结构及工作原理分析的基础上．建立了其等效单自由度振动模型,并借助MATLAB仿真出在不同参数下锥阀芯开口程度随时间的变化规律曲线。通过对曲线的比较,从中得出针对不同的功能要求设计锥阀的依据。     

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。     

影响锥阀阀芯轴向振动的关键因素

锥阀由于结构简单、密封性好、响应快,在液压系统中被广泛采用。而锥阀在使用过程中易产生振动、噪声与空化等现象,影响了液压系统的调压稳定性和工作可靠性。锥阀从本质上来看是由阀芯-弹簧构成的弹簧质量振动系统,在流场扰动因素的作用下极易产生振动,从而引起压力调节阀的调定压力产生波动。运用流固耦合的方法分析了不同阀芯结构对锥阀轴向振动的影响,发现在阀芯轴向振动过程中阀口逆压力梯度区的压力波动幅值和相位会产生剧烈变化,对阀芯轴向振动幅值产生较大影响。