基于Fluent的节流阀油液空化流场数值分析

基于计算流体动力学方法,数值研究了节流阀开度变化对节流阀内油液压力场、速度场及空化区域的影响。流道内压力较大区域位于上流道,压力较小区域位于下流道。节流口处压力梯度随阀口开度减小呈增大趋势;液压油低流速区分布在上游槽底部、阀芯顶端及阀腔拐角处。随着阀口开度减小,在通流截面积和油液黏性阻力共同作用下,通过节流口处流体流速呈先增大后减小趋势;在上游阀座底部、阀芯顶端处、阀腔拐角附近存在三个回流区,该回流区面积随阀口开度减小而减小;由于节流口处气体体积分数较高,因此空化初始位置位于节流口阀座附近,下游空化区则是游离性气泡群造成的。此外,随着开度进一步减小,空化强度呈先增强后减弱趋势,空化区域也呈先扩大后缩小趋势。     

基于蜂群算法的等压灌装阀阀口流道结构优化

目的为了改善等压灌装阀的灌装性能,分析阀口流道结构参数对液料流场的影响,求解流道内最大压力损失、最大液料流速和最大湍动能均最小化的约束多目标优化问题。方法基于正交试验设计和Fluent流场仿真软件对灌装阀阀口流道流场进行数值模拟,并通过回归分析建立以阀口流道结构参数为自变量的最大压力损失、最大液料流速和最大湍动能的经验方程,进而建立阀口流道结构参数约束多目标优化模型,采用约束多目标人工蜂群算法对优化模型进行求解。结果流道内最大压力损失最小化、最大液料流速最小化和最大湍动能最小化这3个目标之间存在冲突,无法同时达到最优,基于多目标人工蜂群算法获得了阀口流道结构参数的最优Pareto解集。结论约束多目标人工蜂群算法能有效用于等压灌装阀阀口流道结构参数的优化。     

节流槽结构参数对阀开启压力冲击及空化特性的影响研究

液压控制阀阀芯节流槽的结构对阀的动态特性影响强烈,不良节流槽结构将导致极大的液压阀开启瞬间压力冲击。针对某型号负载敏感多路阀在甘蔗联合收割机的应用中出现啸叫和液压冲击的问题,结合动网格与RNG-k-ε湍流模型,对U+T型节流槽和V型节流槽的压力冲击及空化进行了对比分析,发现同等条件下V型槽的阀芯较U+T型槽的阀芯的压力冲击下降了19.37%,最大空化程度降低了43.7%。选取V型节流槽开展进一步研究,通过正交试验获取不同节流槽结构参数下的压力峰值;采用BP神经网络建立V型节流槽结构参数与压力冲击的代理模型,结合灰狼优化(GWO)算法得到节流槽结构参数的最优配置;依据优化结果制作阀芯并进行试验,结果显示,抑制压力冲击效果显著,系统压力超调下降至原来52.4%。     

节流槽型阀口噪声特性试验研究

截止节流阀是制冷循环中重要的控制元件,依靠阀芯及阀体的运动从而改变流束截面达到节流的目的。截止节流阀在运行过程中阀内容易出现空化现象,引起阀体及阀芯的震动产生噪声,严重影响阀门的工作效率及使用寿命。因此研究截止节流阀内流场空化特性意义重大。文章基于CFD研究了阀芯位置、入口压力、入口流速对截止节流阀内部流场的影响,通过数值计算得出内部流场的压力分布、空化分布、流速分布。研究结果表明：随着阀座与阀芯之间距离的增加,空化程度减弱;随着入口压力的增大,压降增大,阀内的最大体积分数从0.7增大到0.9,空化区域扩大,空化程度愈发强烈。在不同入口流速的工况下阀内空化区域主要分布于阀座与阀芯附近,且入口流速增大,空化区域扩大,空化程度更剧烈。

     

U型节流阀流场特性的数值和试验研究

液压控制阀的调压精度和工作稳定性依赖于流道内部流场特性的深入研究。基于Schnerr-Sauer空化模型和标准k-ε湍流模型,开展了双U型节流阀内空化流场仿真计算。搭建了可视化试验台,通过高速相机捕捉了透明节流阀内的空化形态流场。通过对双U型节流阀内部流场特性及影响因素的试验和数值分析可知：节流口为主要压降区,由收缩流变为扩散流,是空化发生的主要区域。节流槽出口处的空泡群狭长型,且与出口截面呈一定角度、稳定存在。随着进出口压差的减小,双U型节流阀节流口空化强度进一步缩小,且向节流口萎缩。随着开度的增大,空泡团由团状逐渐收缩为细长状,空化区域及空化强度均呈现先增强再减弱的趋势。此外,一级槽的深度也是影响双U型节流阀内部空化流场的重要因素。一级槽深度减小时,节流槽内阻力增加,压力恢复加快,空化区域及空化强度亦逐渐减弱。随着一级槽深度值减小,高速流范围变小,空化面积亦减小。合理控制双U型节流槽深度,可以有效抑制空化发生程度。     

结构尺寸对二级节流阀空化流动特性的影响

节流阀口的形式以及结构尺寸直接影响节流阀的性能,因此阀口结构形式选择及其设计是很重要的。通过数值模拟的方法研究了二级节流口尺寸不同对阀内空化流场、流速以及空化区域的影响。研究结果表明:二级节流阀内上游腔的拐角处、二级节流口中间腔的近壁面区域、阀芯的顶部、节流口下游的近壁面区域存在四个回流区。随着阀口尺寸m、n的改变,阀内回流区位置几乎不变,但是回流区面积大小会发生改变。但是m=2,n=1时二级节流阀具有较好的抗空蚀特性。研究结论为工程人员设计高性能液压阀提供了理论依据。     

果粒饮料盒中袋灌装阀阀道结构分析与优化

目的为了确定盒中袋灌装阀阀道结构以及阀芯下降高度,对盒中袋灌装阀进行流体流场仿真计算。方法运用Fluent软件对盒中袋灌装机的灌装阀阀道结构进行流场分析,根据流速场以及压力场的分布,找出应力集中区域,进行了结构优化;再运用Fluent软件对阀芯下降不同高度数值后,进行模拟仿真,根据阀芯下降不同高度时流速场与压力场的变化,找出最佳高度。结果得到了优化的结构工艺参数以及合适的阀芯下降高度。结论阀型拐角θ1和θ2为30°,阀芯下降高度为3 mm时,物料在阀道中的流动状态最合适。     

不同结构均质阀内流场的数值模拟与对比研究

根据相关实验数据,应用商用CFD软件Fluent对Stansted均质阀、射流均质阀、倒Z环均质阀内部流场的压力和速度等参数进行数值模拟研究.结果表明:任何一种均质阀流场内,压力骤减均发生在流道最窄处的始端附近,在流道最窄段均质压力沿流道释放;压力梯度不能唯一决定均质破碎效果;在流道最窄段的始端位置,速度变化与压力骤变...     

基于液-固耦合有限元分析方法的气-液型减振器补偿阀性能研究

通过实验和有限元模拟,对比分析了轿车悬架双筒式气-液型减振器的两种典型结构的油液补偿阀工作性能的差异。利用ADINA有限元分析软件分别建立了两种补偿阀的结构动力学模型和流体动力学模型,进行了油液补偿阀的液-固耦合动态响应计算分析,得到了两种补偿阀的非线性节流特性、流场特性以及补偿阀阀片的动态响应特性。分析表明,两种补偿阀的节流孔结构不同,导致二者的补偿能力具有较大的差异,从而使得此二种减振器的空程性畸变临界速度点具有较大差异。当流量较大时,节流孔的节流作用对补偿阀的性能影响较大,通过合理设计节流孔结构,可以有效地提高双筒式气-液型减振器的空程性畸变临界速度点,提高减振器的高速工作性能。     

基于流固耦合的旋叶式压缩机排气阀片振动噪声预估与试验EI北大核心CSCD

为揭示旋叶式压缩机排气阀片振动特性,建立阀片单质点模型。(1)研究排气工况、几何参数与阀片振动位移的关系,得到升程限制器改进结构;而后,建立改进阀片排气结构流固耦合模型,研究阀片流动特性;(2)基于流场湍流参数建立排气阀片宽频噪声模型,研究改进阀片噪声分布规律,借助旋叶式压缩机噪声实验台,对改进前后压缩机整机噪声进行测试。研究表明:改进阀片参数,有效提高了平贴时间,降低了阀片振动速度峰值;阀片工作中消气槽流场处存在负压区域,阀片关闭时排气孔处流场存在回流现象;排气结构气动噪声源主要集中在阀片与阀座发生撞击的表面和消气槽附近;改进后压缩机部分频域段降噪明显降低,后部场点噪声幅值降低最大达6%。     

全回转舵桨液压系统回转抖动控制方法探析

针对全回转舵桨液压系统出现的回转抖动现象,基于AMESim搭建了含平衡阀的回转液压系统仿真模型,详细分析了平衡阀的最大节流流量、阀芯行程-通流面积特性对其动态特性的影响.结果 表明:平衡阀控制压力的周期性波动会导致阀芯位置、通流面积的波动,是含平衡阀系统发生回转抖动现象的根本原因;当CB系列平衡阀的最大节流流量略小于或...     

Degradation assessment and life prediction of electro-hydraulic servo valve under erosion wear

This paper presents a degradation assessment and life prediction method for electro-hydraulic servo valve (EHSV). Unlike traditional statistical methods, our work is motivated by the failure mechanism of erosion wear. The degradation of performance characteristic was related with structure wear in twin flapper–nozzle valve and spool valve. Mathematic models of turbulent and erosion wear were established by the combined technologies of computational fluid dynamics and erosion theory. By visual simulation, we analyzed the erosion wear distribution and erosion wear rate under different contaminated oil conditions and working missions. Furthermore, degradation models of performance characteristic were built according to degradation trends of system performance under different erosive wear stages. Finally, the assessment results show that: (1) Hydraulic oil with contaminant particles will distinctly erode the sharp edges of valve bushing and spool. Besides, the erosion rate depends on valve structure and port opening size. (2) Wear at sharp edges of spool valve influences pressure gain, null leakage flow and lap. Furthermore, these performance indicators are monotonically degraded. With the definition of failure for the EHSV, the service life is 9000 missions by our simple mission profile.     

盒中袋灌装阀阀口流场分析与结构优化

为了确定盒中袋灌装阀阀芯下降高度,对盒中袋灌装阀进行了流体流场分析计算。用Gambit软件网格前处理了灌装阀通道模型,基于标准k-ε湍流模型,对灌装阀进行了内部流场数值模拟。计算模拟了不同阀芯下降高度对内部速度压力云图的影响,分析了下降高度对灌装速率以及密封的影响。通过Fluent数值计算对灌装阀进行了流体分析,为灌装阀的优化设计提供了理论依据。     

主给水调节阀节流窗口周向设计及其对流动特性的影响

安装于核电站二回路的主给水调节阀通过控制给水流量来调节蒸汽发生器内的水位高度,因此主给水调节阀的流动特性影响着核电站的运行安全与效率.首先,提出了无量纲的节流窗口周向布置不平衡度δ,进行主给水调节阀节流窗口周向设计;其次,利用经网格无关性与流量实验验证的数值模拟方法分析了阀内流场的速度和压力分布特性;最后,探讨了节流窗...     

圆形压电单晶片驱动式主动阀泵实验

为解决微泵截止性低和回流等问题,利用有限元分析法,建立了微小型圆形压电单晶片驱动式主动阀的结构数学模型,分析了阀口厚度和阀口间隙对阀腔内流场分布和压强损耗的影响,为优化圆形单晶片驱动式微小型主动阀泵的结构提供了依据.并且利用自身设计制作的圆形单晶片驱动式微小型主动阀压电泵（直径35mm）进行了分析验证.结果表明,在阀口厚度一定时,随着电压的升高,压电振子的振幅增大,主动阀的截止性升高,回流减少,流量升高.当阀口厚度为200μm、阀口间隙为30μm、电压为150V时,其流量达到38mL/min.     

新型磁流变流体溢流阀的研究

作为一种智能材料,磁流变流体已经被用于振动和冲击控制、地震误差控制、速度和加速度控制、无动作部件液压阀的设计以及光学元件研磨和抛光等领域,本文将磁流变流体用于溢流阀的设计,给出了磁流变流体溢流阀的结构及数学模型,并对新型溢流阀进行了仿真和试验研究。     

注水系统三级节流降噪设计及数值分析

大压差工况下,流量调节阀的节流作用导致自流注水系统振动噪声问题突出。为控制自流注水系统的噪声,从系统配置的角度进行系统降噪优化设计,提出了多级节流的降噪方案。采用流体动力学数值方法进行了多级节流低噪声设计原理分析,验证了多级节流降噪方案的有效性。基于低噪声设计原理,设计了三级流量调节阀串联的节流注水方案,并对三级节流系统进行了流场数值分析,数值分析结果表明:三级节流设计使各级阀后低压区减小,避免了阀后局部气蚀出现;一级阀门和二级阀门进口下缘及出口上缘均出现大尺度的漩涡结构,为主要噪声源区域。     

电子膨胀阀内啸叫噪声特性及发声规律的实验研究

空调系统中电子膨胀阀节流时出现的尖锐啸叫噪声严重影响用户使用舒适性,了解制冷剂流经电子膨胀阀时的啸叫噪声产生机理及其发声规律是解决上述噪声问题的关键。本文设计了可以对阀前后制冷剂状态进行调节控制并对产生的啸叫噪声进行测量分析的实验系统,得到不同工况及阀开度下的啸叫噪声发声规律。研究表明：啸叫噪声来源于阀内流体高频压力脉动引起的流体周期性振荡,其发声特性是阀内环锥形节流通道与阀腔构成的亥姆霍兹共振腔结构对共振频率附近的噪声源信号选择性放大的结果。啸叫噪声声压级主要与阀内制冷剂流速及阀开度有关,阀开度为700 pls下制冷剂速度由2.5 m/s增至3 m/s时,噪声声压级提高了21%;阀内制冷剂流速决定了流体振荡频率,阀开度决定了阀内声腔共振频率;通过改变阀腔结构以增大共振频率,使常见空调工况下阀内制冷剂冲击引起的振荡频率低于共振频率,可以有效避免啸叫噪声产生。     

新型负载敏感平衡阀设计与装机试验

介绍了一种带折叠臂架的机械用新型负载敏感平衡阀,对其工作原理及结构特点进行了详细阐述.平衡阀芯采用节流孔组合的节流形式,借助MATLAB对节流口过流面积特性曲线进行拟合,当负载压力改变时,通过控制平衡阀芯位移,调节过流面积,达到稳定流量的目的.上述设计使得该阀不仅具有多级调节功能,而且负载敏感性得到提升.为了测试该阀在实际应用环境下的性能,在混凝土泵车上进行了装机试验.结果表明:该阀控制压力低,降低了系统功耗,负载敏感特性表现良好;臂架运行平稳,稳定性得到提升.