用ANSYS对水压锥阀流场的可视化研究

用ANSYS软件对水压锥阀的流场进行分析,将解析结果以可视化的速度场和压力场给出,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——将阀座与阀芯由直角相接都改为圆弧过渡;改进结构后,明显减小了压力损失和阀内的最小负压值：研究结果对设汁低消耗、低噪声水压锥阀有一定的指导作用。     

阀芯直径对液压锥阀性能的影响

采用计算流体动力学方法对锥阀阀腔内的流场进行数值求解,并比较分析不同阀芯直径下不同开口度对应的流量系数与液动力值.结果表明:对应相同开口,阀芯直径的变化基本不会引起流量的变化,并且流量系数基本保持不变,为0.85左右;阀芯直径对阀芯作用力及稳态液动力的影响较小.该结论为锥阀的结构设计提供一定的参考.     

压电驱动精密流量阀流场分析

为实现对流量的精密控制,利用压电陶瓷的逆压电效应来驱动阀芯运动,建立压电陶瓷驱动精密流量阀和内部流场三维模型,利用Fluent软件分析了阀内部的流场特性,取得了阀稳态时的内部压力场、速度场的分布规律和内部流体的迹线规律。分析结果表明:阀芯节流口处压力损失较大,并形成局部负压,流体在此处速度达到最大且以喷射流形式流入低压腔,阀芯与阀体接触处应采用抗冲刷及高强度材料;阀出口处进行倒圆角处理,可有效消除负压并使流体迹线稳定。     

基于ANSYS的液压锥阀流场分析及结构优化

阐述液压锥阀阀口产生气穴现象的原因及影响因素,建立液压锥阀的几何模型和数学模型,采用ANSYS软件对优化前后的液压锥阀阀口进行流场分析,得到阀口流场的压力分布图和速度矢量分布图.分析结果表明:采用二级节流并在阀芯及阀座的关键部位以过渡圆弧代替直角的锥阀结构,可以减小锥阀过流缝隙前后的压差,有效降低锥阀阀口气穴发生的可能性,并减小了噪声、振动和能量损失.     

动座式节流阀阀口特性仿真与试验研究

结合水的理化性质,建立动座式节流阀阀口计算流体力学模型,对其水力特性包括流场、压力场、气蚀、流量压差特性、液动力特性等进行研究。在此基础上,研制一种新型的动座式水液压节流阀,该阀阀座台阶面上压力相等,使阀座所受轴向静压力得以平衡,采用伞状阀座有效补偿由于水冲击振动所引起的液动力;在流体经阀座进入阀芯的喷入口处,设计阀芯中杆结构,使喷出流体的液动力通过阀芯中杆传导在阀芯上,降低了液动力对阀座的冲击和侵蚀。采用Fluent软件建立相应的仿真模型,并就输入压力、阀芯锥角和阀口尺寸对系统动态特征的影响进行仿真分析,在此基础上搭建水液压试验台对仿真结果进行试验验证。研究结果表明:动座式节流阀阀口处压力迅速降低,开度越小,压降越大;二级阀口处压力变化大而低,易发生气穴现象;引流孔、合适的阀芯锥角及二级阀口结构可有效降低主阀口的工作压差及液动力,减少阀口的气蚀,能有效地提高节流阀的工作性能和使用寿命。     

以高速开关阀为先导阀的锥阀性能研究

通过分析以高速开关阀为先导阀的锥阀控制腔压力动态响应过程,以及高速开关阀控制锥阀的流量特性,得出了如下结论:锥阀控制腔压力响应过程受阀芯阻尼孔直径及控制腔体积的影响,其中阻尼孔直径对控制腔压力响应速度影响不大,但是稳定后的控制腔压力则随阻尼孔直径变大而变大;控制腔体积越大,其压力响应速度则越慢;当高速开关阀的调制率在一合适范围内变化时,高速开关阀作为先导阀能实现对锥阀较大流量的线性比例控制.     

纯水液压锥阀阀口流场气穴的CFD研究

对纯水液压锥阀阀口流场气穴进行了数学建模,并用FLUENT软件进行了仿真分析,从而得到气穴发生的程度与流场压力分布之间的关系.通过分析发现,如对阀座和阀芯的结构进行改进,可以明显减小负压值与气穴发生的程度.     

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。     

水下液压冲击器配油阀的分析

配油阀是水下液压冲击器功能实现的关键部件.通过对锥阀芯的流量进行具体分析,确定锥阀芯的锥角角度.利用"水锤效应"的分析方法,对配油阀的设计参数进行验证.根据锥阀芯和配油阀阀芯的力平衡方程,对此配油阀进行仿真分析,从液压冲击、阀口流量和力分析等方面校验了配油阀的设计合理性.     

液压锥阀内部运动流场的数值模拟

建立了液压锥阀的几何模型和数学模型,利用Fluent软件的动网格技术对其内部运动流场进行了数值模拟,并对模拟结果进行了分析。由分析结果可知：随着锥阀开度的减小,人口速度逐渐降低,流量相应减少,入口及阀芯凹角处涡旋区长度逐渐减小直至涡旋区消失。     

自适应大流量安全阀的流固耦合分析与保压实验

为提高自适应大流量安全阀关键零件的可靠性及寿命,利用UG软件建立自适应大流量安全阀关键零件的三维模型,并借助ANSYS Fluent软件对其进行了网格划分,通过单向流固耦合分析得到了一级锥阀、二级差动阀芯等关键零件的应力、应变云图;为进一步研究自适应大流量安全阀的低压密封性,利用ZF-2WG液压支架阀综合实验台对其进行了6、14 MPa 2种不同压力的打压实验。仿真及实验结果表明：一级锥阀的锥面附近区域为应力集中区域,锥尖附近区域为应变集中区域;二级阀芯4个阻尼孔靠差动腔侧的出口处为应力集中区域,二级阀芯外环形差动腔接触流体区域为应变集中区域;通过操作控制P口压力为6、14 MPa,保压时间为120 s,压力值基本保持在设定值,保压效果非常理想。     

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。     

配流阀结构特征对微型高压柱塞泵流量输出特性的影响

为满足航空泵高功率密度化要求，微型高压柱塞泵采用阀配流方式能够有效减少泄漏，提高容积效率。针对影响微型高压柱塞泵流量输出特性的主要因素，建立阀配流微型高压柱塞泵数学模型，通过AMESim搭建不同结构的单向阀配流模型，将球阀、锥阀、平板阀等不同形式的单向阀芯进行不同组合结构的建模及仿真试验，对微泵的余隙容积、斜盘倾角、负载压力及单向阀的弹簧刚度、阀芯质量等影响因素进行仿真分析。结果表明：在现有结构下，吸液阀和排液阀均为平板阀时是最优配流阀组合形式；微泵在变转速工况下容积效率稳定，阀芯质量对配流阀迟滞性影响较小；增大斜盘倾角及减小负载压力和余隙容积能够有效改善配流阀开启滞后角，进而提高容积效率。     

分流阀控双射流管电液伺服阀研究

针对力反馈射流管电液伺服阀前置级的缺陷,基于劈尖分流原理提出一种新型分流阀控双射流管电液伺服阀。设计以双锥阀芯、分流劈环、双射流管及直杆型反馈弹簧杆等为核心元件的伺服阀结构。确定新结构伺服阀前置级及主阀液流控制的两级控制方案,给出新结构伺服阀前置级力马达磁路、控制阀芯级件及主阀芯组件的数学模型。结果表明:新结构伺服阀输出流量或压力与阀的输入控制电流成比例变化。     

动压反馈装置在拖拉机液压系统中的应用研究

主控阀采用锥阀式结构的拖拉机液压系统能够解决该系统的发热和泄漏的问题,但由于其液压冲击比较剧烈,不利于拖拉机液压系统的操作与控制,本文提出利用动压反馈装置来解决压力冲击,并对该装置进行了设计与计算,最后通过仿真验证了该方案的可行性.     

先导数字调速阀特性分析

调速阀一般由定差减压阀和节流阀串联组成。当其工作在大压差、大流量场合下,布置在主回路上的减压阀压力损失大,会带来油液温升等问题。提出一种先导数字调速阀,主阀为流量放大原理插装阀,先导阀为由高速开关阀与定差减压阀串联组成的数字调速阀。高速开关阀为PWM控制数字阀,节流损失小、重复性好、抗干扰能力强。将定差减压阀应用在先导回路,由于控制流量小,可有效解决压力损失大、发热大问题。通过理论推导和仿真研究,验证了该阀可行性,并得出该阀性能与结构参数之间的关系,为其设计提供了理论基础。     

电液提升器多路换向阀流道压力损失仿真分析

大功率拖拉机电液提升器多路换向阀内部流道的几何结构会直接影响流道压力损失大小,较大的压力损失会严重影响整个多路换向阀的液压输出功率,从而制约着拖拉机电液提升器整体的动态性能。为提高加工效率、降低局部压力损失,采用机械加工和铸造相结合的方法设计了一种新的多路换向阀内部流道。在对多路换向阀流道压力损失进行理论分析的基础上,运用ANSYS有限元流场分析模块,对油液在多路换向阀不同流道内的流动状态和压力损失进行了三维数值模拟与分析。仿真结果表明:该多路换向阀的流道压力损失满足设计要求,能够用于大功率拖拉机电液提升器。     

具有阀座面的圆锥阀芯直动式溢流阀静特性的研究

依据有阀座面的圆锥阀芯直动式溢流阀阀口的结构特点，在确定了其阀口溢流压力分布为曲线的基础上，给出了溢流阀的静特性——调压偏差、超压率和流量特性的理论计算方法，并分别与按常规计算方法所得的结果相比较，得出的结论为：采用本文所述的方法，算得的结果误差小，更能符合应用实际。     

插装型锥阀多物理场耦合仿真及分析

液压元件设计理论随着液压系统控制精度的提升不断完善,对液压阀阀套阀芯间配合间隙的设计时需考虑阀套和阀芯变形带来的影响。依据实际使用的插装阀结构尺寸,建立其整体的三维流固热三场耦合模型,给出了不同边界条件时阀芯阀套的温度场分布规律及阀芯阀套在热效应和压力效应共同作用下产生的变形量,同时给出变形量带来的阀套阀芯配合间隙的变化。研究结果表明:锥阀在不同的工况时,热效应和压力效应对阀芯阀套的变形量和变形方向的作用不同,阀芯阀套的变形对其配合间隙的影响需针对典型工况进行具体分析。