液压迷宫油箱颗粒污染物涡旋分离区结构优化

迷宫油箱是一种以促进污染物分离为目标的新型小型化液压油箱，针对其颗粒污染物分离区结构参数与分离效率关联规律不明的问题，首先，建立油液中颗粒污染物运动学模型，得到颗粒污染物在流场中的沉积与流场涡识别Q准则的联系；其次，采用CFD仿真方法，研究涡旋分离区结构参数对颗粒去除率和流场特性的影响规律，并基于正交试验法得到优选结构；最终，采用流场可视化试验验证仿真结果正确性。结果表明，颗粒污染物易聚集在流场中涡量较小的位置，即Q准则涡结构定义外侧，优选结构对直径为500μm的金属和非金属颗粒的分离效率分别提升了16%和89%。研究成果可为液压油箱轻量化小型化设计与优化提供理论和方法指导。     

液压油箱用固液旋流分离器分离效率影响规律

颗粒物污染是影响移动装备液压元件及系统性能的主要原因之一,液压油箱考虑去除杂质功能会增加其设计容积,不利于液压系统轻量化设计。应用离心分离的原理,使不同密度的介质在高速旋转的流场中进行分级筛选,可快速去除液压油中大颗粒污染物,提高液压系统可靠性,提升过滤器使用寿命。由于旋流分离器中流场的流动形式复杂,预测旋流分离器内部的流场特性、颗粒运动轨迹十分困难。因此,研究旋流分离器流场流动规律和污染物旋流分离机理,可以为液压系统污染物分离和去除提供理论基础。针对固液旋流分离器的流场分布规律和污染物分离效率的影响规律展开研究。根据旋流分离理论设计了固液旋流分离器结构,分析旋流分离器不同直径和长度下,固液旋流分离器轴向速度、切向速度的分布规律,通过粒子图像测速法对仿真结果进行试验验证,得到结构参数对分离效率的影响规律。结果表明,当中心的轴向速度为负值、壁面附近的轴向速度为正值时,切向速度越大,越有利于分离液压油中的颗粒。该研究结果可对液压油箱用固液旋流分离器的结构设计提供理论指导。     

一种小型化迷宫液压油箱设计与性能分析

油箱小型化是实现移动液压装备轻量化的迫切需求和有效手段。为提高小型化液压油箱除杂、除气和稳流的基本性能,给出一种小型化迷宫液压油箱结构并结合欧拉-欧拉模型和欧拉-拉格朗日模型等评价其基本性能。首先,阐述迷宫油箱的整体结构与功能区设计;其次,为达到最佳的除杂效果,通过数值模拟方法对迷宫油箱中的关键结构参数如油箱回油管深度和稳流区上壁面倾斜角度进行讨论分析;最终,基于气-液、固-液两相流和油液单相仿真结果给出迷宫油箱和传统油箱的除杂、除气和稳流性能对比。相较于传统油箱,在相同流量、体积且无过滤装置的前提下,小型化迷宫液压油箱除杂和除气性能提升显著,如对直径250 μm金属颗粒的去除效率达到89%,对直径500 μm气泡的去除效率达到68%。此外,迷宫油箱对稳流性能有很大提升,但在液压系统启动时存在短暂自由液面波动情况。小型化迷宫液压油箱的建模和性能分析为油箱小型化设计和性能提升提供理论指导。     

基于Fluent的异形油箱内气泡与油液融入规律的研究

液压油箱作为液压系统主要辅件,其结构和充气参数对溶解在油液中的气泡与油液的分离、融入现象等具有重要影响。以紧凑式特种车辆异形油箱为研究对象,利用Fluent多相流模型中的欧拉-欧拉模型,对特种车辆异形油箱内部流场进行气液两相流三维数值模拟,通过油箱出油口气体体积分数变化的监测,研究液压系统油箱内不同充气压力、液压泵不同转速作用下,气泡与油液融入的规律性关系,为液压油箱及系统的设计选型提供参考。     

水液压节流阀流场仿真及与AMESim仿真的比较分析

为了对纯水液压节流阀的流场特性进行分析,建立了节流阀流道内流场的Fluent模型,仿真分析得到了流道内流场的速度、压力等物流量的分布。结果表明,阀腔内会产生回流和漩涡,随着阀口开度的改变,漩涡强度也会发生变化,流量与阀口开度呈一定的线性关系。通过与AMESim仿真结果进行比较,验证压电驱动节流阀仿真模型的准确性,为节流阀的设计和性能优化提供了依据。     

基于CFD仿真的液压油箱隔板改进方法

基于计算流体力学(CFD)对某型液压油箱内压力分布进行仿真分析。采用标准k-ε湍流模型,采用SIMPLE算法求解速度、应力。利用这种建模和求解算法对油箱内隔板的形状、数量进行仿真得到油箱内液压油的流场以及内壁受到的应力,为油箱的改进设计提供依据。     

叶片式液压减振器流场特性仿真研究

叶片式液压减振器内部流场特性对减振器的阻尼工作性能优劣至关重要。根据叶片式液压减振器结构特性及工作原理,建立叶片式液压减振器无缝隙流场仿真模型与有缝隙流场仿真模型,并考虑减振器的粘温特性,确定减振器的流场特性,为准确研究减振器阻尼特性奠定基础。模拟得到了叶片式液压减振器模型在不同速度激励、油液温度下,相邻高、低压腔内压差大小及变化规律。结果表明,缝隙与油液温度对流场特性的影响非常明显,在进行叶片式液压减振器内部流场特性分析时,需要重点考虑,才能更为准确地把握叶片式液压减振器内部的流场特性与工作性能。该研究的研究方法可以推广到其他类型液压减振器的内部流场研究中。     

静置油液中单气泡运动规律研究

液压系统由于吸空、回油、气穴等原因会产生气泡,对液压元件及系统造成气蚀、噪声、振动及关键元件损坏等危害,降低系统可靠性与工作效率。油箱作为液压系统中除气的重要辅助元件,在移动设备中为保障除气等功能存在体积大、质量大的不足,限制了设备的承载能力与续航能力。油箱静置工况下的排气能力决定了其容积的大小,明确油液中的气体运动规律可以指导油箱的小型化设计,提升油箱的轻量化潜力。通过对静置油液中气体形态及运动特性进行研究采用VOF法进行气泡运动的边界追踪,得到的气泡形态与上升路径轨迹,建立静置油液中气泡自由上升的运动特性模型,计算得到40℃下46号液压油中不同直径气泡的平衡速度,并通过试验进行对比验证。研究表明液压油中气泡在上升过程中呈现球形,轨迹为直线;运动特性模型的理论速度与实际速度平均相对误差为3.272%,验证运动特性模型可靠性。研究明确油液中气泡的运动特性,建立的运动特性模型可以有效反映油箱在静置状态下的除气能力,为静置油液中的气体分离规律研究及油箱的小型化设计提供了参考。     

液力变矩器内流场分析的CFD模型研究

以液力变矩器为研究对象,针对液力变矩器内流场分析中的两种仿真计算模型进行对比分析,研究得知:两种模型计算得到的液力变矩器整体性能与试验均吻合较好,而采用模型A计算得到的变矩比和效率略高于采用模型B。此外,通过对内流场速度、压力场的分析研究造成不同模型仿真差异的原因,并研究流场细节对总体性能和流场损失的影响。     

球形阴极数控电解加工的流场仿真及试验研究

针对球形阴极数控电解加工的流场设计,以电解液的流道为物理模型建立了相应的数值模型,应用计算流体力学方法对流场的数值模型进行求解,得到流场的速度和压力分布。根据求解结果,分析了阴极内部结构和出液口形状对流场的影响;通过改进阴极的内部结构和出液口形状,得到了较为理想的流场仿真结果;结合工艺试验,验证了仿真结果的准确性。     

新月形内齿轮泵空化流场仿真分析

实际液压系统工作条件一直处于动态演变过程。为了分析变工况后新月形内齿轮泵空化流场的演进规律,提出了一种分布式参数模型,该模型利用动网格技术及两相流模型相结合来模拟齿轮泵中含气油液的流动状况。根据因子水平表及正交表性质设计了正交试验方案,在此基础上计算了不同试验对应的三维内流道模型并获得了流场特性及空化演进规律。结果表明:该类型齿轮泵中无明显困油区域,转子区是整个泵内压力最高也是最低的区域;转速一定时,油温对最低压力的影响最大,含气量次之,工作压力的影响可忽略;啮合区中的空化演进规律最为明显,气相整体呈现出先均匀分布,再分散集中,最后又均衡分布的变化规律;压力演变是气相发生运移的根本原因。     

基于Flow Simulation的油气分离器流场分析及优化设计

用数值模拟的方法研究喷油螺杆压缩机油气分离器部件内的流场,对气液两相流场采用离散相模型计算。通过对油气分离器建立多个单一变量模型并设定相应边界条件,对计算结果分析发现,除合理设定内筒内外截面面积比外,油气分离器入口截面形状及出气口相对位置对提高分离效果也具有积极作用,据此提出优化设计方案和为认识油气分离器内部流场提供参考。     

絮凝池流场量测技术的研究

针对往复隔板絮凝池廊道狭窄,水流拐弯处涡漩流场量测十分困难的问题,采用室内模拟、现场中试和数值模拟三种量测手段,对其流场进行了研究。采用粒子图像测速技术,建立了二维水流数学模型,得到不同边界条件对流场水力状况影响的流场粒子图像。由现场中试可知,改进后的絮凝池混凝效果明显好转,微小涡漩增多,可以达到高效混凝,并且模拟实验可与物模实验所得结果相互验证。     

锚链提升器水平液压管内气泡流型及其对边界层速度梯度影响分析

为有效提取气泡对管路边界层的扰动参数,达到提前预测和判断空气对液压管路污染的目的,基于管路流动边界层理论和气液两相流动理论,通过Fluent仿真平台建立气液管路模型,计算得到气泡流型及其对边界层速度梯度的影响规律。通过实验验证了仿真模型中气泡流型变化的一致性,并提出了一种液压系统空气污染诊断的新方法。计算结果表明,该方法能通过提取边界层微观变化规律来监测液压系统宏观空气污染故障;但是,当气泡直径小于0.01 mm时,则面临监测不到边界层速度梯度变化的情况。     

旁路分流实现滤芯脉动流量下多次通过试验方法存在问题的探讨

目前评定液压传动滤芯过滤性能的多次通过试验法是在恒定流量下进行,脉动流量下的评定方法正在制定中。对旁通分流实现滤芯脉动流量下多次通过试验方法存在的问题进行了探讨,使用AMESim软件对旁通分流条件下的流量脉动波形进行了仿真分析,对试验结束时油箱的重量污染度进行了计算。仿真及计算结果表明,旁通分流很难满足脉动流量波形及油箱重量污染度的要求。     

挤压式伺服能源仿真分析

挤压式伺服系统采用高压气体挤压油箱油液为伺服作动器提供能源,在建立减压阀仿真模型基础上增加挤压油箱负载模型,模拟挤压能源系统的工作,形成挤压式伺服能源仿真模型。利用AMESim软件对规定流量信号下的挤压能源性能进行了仿真计算,对比分析了不同气垫容积、管路长短和气瓶初始压力等参数下挤压能源的工作性能变化,找出影响挤压能源特性的关键参数,初步探索了挤压式伺服能源系统仿真分析的方法和思路。