对夹式止回阀开启过程动态特性分析与改进

为研究对夹式止回阀流道的线型对流场规律的影响,对开启过程中的较高流速流体进行动态模拟。采用计算流体力学方法,建立了对夹式止回阀阀瓣运动方程、阀体优化方程及二维几何模型、阀内流场模拟控制方程,借助Fluent软件使用动网格技术及UDF程序,对改进前后模型的开启过程分别进行非定常流动的动态模拟分析,并对阀体结构进行改进设计,获得不同模型阀内流场的压力和速度分布规律。结果表明:改进流线后模型阀瓣开启过程阀内压力阶梯性降低幅值和负压区减小,阀瓣外边缘处流速突变减弱,阀内流道漩涡减少,阀门流阻系数降低,阀内流体流动更加稳定。研究结果可为止回阀结构的参数化优化设计提供参考。     

基于增材制造的Y形流道压力损失建模研究

增材制造技术因其能够成形复杂结构而适用于高集成轻量化的液压系统,但增材制造成形流道的壁面粗糙度与传统钻削及铸造加工的流道不同,尤其是复杂管路系统中的流道分支结构,经典压力损失计算模型无法直接使用,迫切需要研究增材制造成形流道的压力损失数学模型。因此,以典型的流道分支结构——Y形流道为研究对象,应用伯努利方程、动量定理及达西公式建立其压力损失数学模型,并得到增材制造的成形角度对流道壁面粗糙度的影响。利用仿真分析分流比、分支角度及流道直径对压力损失的影响规律,初步验证Y形流道压力损失数学模型的准确性。搭建Y形流道压力损失测试试验台,利用增材制造加工Y形流道测试件,测定不同分流比、分支角度及流道直径下的流道压力损失。结果表明,不同参数下Y形流道压力损失数学模型计算结果与仿真分析结果平均误差均在9%之内,而不同参数下Y形流道压力损失数学模型计算结果与试验测试结果平均误差均在8%之内。研究成果可为增材制造成形低损耗管路的设计奠定基础。     

基于CFD技术的截止阀启闭时流场动态模拟

针对XYZ-100型稀油站所使用的J41H截止阀工作状态下流场特点,采用计算流体动力学(CFD)的方法对截止阀的流动情况进行动态数值计算,模拟出截止阀阀盘开启和闭合过程中阀体内部的速度、压力分布和压头损失。结果表明,CFD模拟阀体压头损失值和利用理论计算的阀体压头损失值吻合较好,通过CFD技术在模拟截止阀启闭过程中动态流动状况的应用,能够确定流体通过阀道时所产生的漩涡、水锤和死水区等水流状况,为阀道结构优化提供理论依据。     

开中心式负载传感系统在甘蔗收割机的应用研究

甘蔗收割机在工作过程中能耗很大。为了减少甘蔗收割机液压系统中的压力损失,该文对采用调速阀和三通压力补偿阀的两种压力补偿系统的静动态特性进行了分析研究。结果表明:三通压力补偿阀系统能够根据负载的变化实时调整系统压力,从而有效地减少甘蔗收割机液压系统在工作过程中的压力损失。在相同工况下,其功率损失比调速阀压力补偿系统少46%左右。     

阀口开度对二通插装阀压力流量特性的影响

对二通插装阀进出口压力流量特性曲线的理论计算值和实际值进行了研究,结果表明两者之间的误差随开口度的增大而变大;在三维绘图软件所建立阀体内部流道实体模型的基础上,利用Fluent对二通插装阀内部流道进行流场分析,结果显示节流口处压力损失对阀进出口压力流量特性具有重要影响。结合阀口两端压力—流量理论计算公式推导原理和fluent仿真结果,对阀内部结构进行改进,有效降低了进出口两端实际压力流量特性曲线和理论公式计算压力流量特性曲线之间的误差。     

基于Fluent的卸压阀内部流场特性数值研究

应用Fluent软件对卸压阀内部流场进行数值仿真分析。以饱和水蒸气为介质,基于壁面函数法和Realizable k-ε湍流模型,分析不同开度、不同进出口压力下阀体内部流速、压力、流量等变化特点。研究表明,随着开度增加,进出口压降呈线性降低,流速变化趋于稳定,出口流量更大。本研究可对卸压阀优化设计提供技术支持。     

液压锥阀内部流场的CFD动态仿真

针对液压技术中广泛应用的插装型锥阀,建立三维模型.对锥阀阀芯开启和关闭的运动过程,应用CFD分析软件Fluent进行了仿真计算和可视化研究,给出了锥阀阀腔内的速度场、压力场分布.对比分析表明CFD动态仿真,可更准确地反映液压锥阀内部的流场情况.     

液压阀非定常流场数值模拟及分析

为深入研究阀体内部流场结构,采用非定常数值模拟方法对某液压锥阀3种不同开度下的流场进行数值模拟,并对其进行对比分析。成功地捕捉到液压锥阀的非定常流场,液压锥阀中等开度下的流场呈周期性变化;保持进口流速不变,随着开度增大,阀芯所受压力逐渐减小,主流区宽度逐渐增大,角区漩涡面积增大,阀芯上部漩涡区逐渐减小。     

插装型液压锥阀内部流场的数值模拟及可视化分析

针对液压技术中广泛应用的插装型锥阀，依照实际所用阀的结构和参数，分别对简化为轴对称的二维流场模型和不经过任何简化和近似处理的三维面对称流场模型两种情况，应用CFD分析软件nuent，进行了仿真计算和可视化研究，给出了锥阀阀腔内的速度场、压力场和流线图。对比分析表明，采用基于三维流场的可视化分析，可更清楚全面地反映锥阀内部的复杂流动情况，为从机理上分析锥阀内部流畅和能量损失及流道结构的优化设计提供了更充分的理论依据。     

大通径滑阀阀体强度与配合间隙的优化设计

对于液压滑阀,泄漏和卡紧相互矛盾,与阀体阀芯的配合间隙密切相关。配合间隙过大,泄漏量大,降低或丧失阀的控制功能;配合间隙过小,阀体和阀芯在压力、温度的作用下变形,极易导致阀芯卡死,使阀突然失效;因此合理设计液压滑阀的配合间隙是滑阀研制成功的关键。本文利用ANSYS Workbench Environment平台,建立某大通径二位四通液动换向滑阀的三维有限元模型,采用热-结构耦合的方法,详细研究了阀体阀芯配合间隙随压力、温度及阀体壁厚变化的规律;结合材料及工况条件,对初始配合间隙和阀体壁厚进行了优化设计,在保证阀体强度、避免阀芯卡死的前提下大大降低了泄漏损失,并设计制造出样机进行试验研究,验证了优化设计结果。该优化设计方法对同类大通径滑阀的设计研发具有一定的参考价值。     

某型号液压打桩机环形阀组回油流场理论计算与仿真分析

液压打桩机是利用液压油压力来传递动力,驱动打桩锤进行打桩作业的装置,在海洋工程领域有着广泛应用,为获得某型号液压打桩机环形阀组回油流场特性,对其进行了理论计算与仿真分析。首先通过数学模型从理论上计算出回油流道的压力损失;然后利用Fluent仿真软件得到了回油流道在不同阀口开度下的压力云图以及速度云图;最后在不同阀口开度下将理论计算与仿真模拟结果进行了对比。结果表明:理论计算结果与仿真模拟结果趋势相同,并且流体在阀芯表面会形成局部高压,在阀口周围以及阀芯中部的局部表面会产生旋涡。研究成果为液压打桩机中环形阀组的设计提供了一定参考和借鉴。     

核级截止阀三维流场的数值模拟研究

针对核电站使用的截止阀工作状态下的结构特点,基于计算流体力学理论,采用Realizable?K?Epsilon湍流模型以及Enhanced Wall Treatment处理方法,研究截止阀内部流场的压力、速度及流动状态等流场特性。结果表明,由于受对流影响,阀体中部壁面处速度过大,易对阀体内表面造成损害;阀体下方存在较大的旋涡,此处涡流形成的剧烈湍动造成湍动能增加,是流动过程中能量损失和振动的主要原因之一。研究结果对核级阀门的设计及优化具有参考作用。     

组合型节流槽对多路阀内流场特性影响的仿真研究

针对工程机械用多路阀阀口压损大、流速高,极易出现阀芯冲蚀磨损的问题,以某型号工程机械多路阀为例,设计不同组合形式的节流槽,研究多路阀阀口节流槽结构形式对阀口流阻损失及多路阀内部流场特征的影响。采用数值分析的方法研究了不同阀口节流槽形式在阀芯开启过程中阀口前后压差、流量、流速等流场特征。结果表明:阀芯采用不同组合型节流槽的流场特征明显不同,VU形节流槽较其他阀口出流线性特性更好,且具有良好的预升压效果,可进一步降低液流对阀芯的冲蚀,减小噪声、振动,保证多路阀工作的稳定性。对高压、大流量多路阀阀芯节流槽口的设计及提升多路阀综合性能具有一定的参考意义。     

基于有限元的阀组件单级散热模块数值分析

简述了阀组件单级散热模块的外部模型、内部水路的物理模型和电子元件的分布。在理论计算分析的基础上,采用有限元的方法进行数值模拟,从而得到不同流速下的流阻和热阻,分析得到最佳冷却流速。借助有限元流体分析软件,得到了阀组件的温度场和流场,分析结果能够较真实地反映出散热模块的温度分布梯度、内部流场的温度梯度以及压力损失梯度。研究结果不仅为后续多级散热模块串联提供了理论基础,而且对散热器的设计和优化具有一定的指导意义。     

喷嘴宽度对偏转板射流阀射流效率影响的仿真分析

利用Pro/E和Fluent软件对不同λ₁(喷嘴宽度D₁与导流窗口最小宽度H₁的比值)的偏转板射流阀进行几何建模与流场仿真,得到不同λ₁ 下偏转板射流阀内部射流速度、压力云图和射流流场的速度、压力分布特征;通过分析仿真数据得到λ₁对供油流量Q_S、射流流量Q_J、射流流量效率η_J的影响规律。研究发现,喷嘴喷射出的部分油液由于受到V形导流斜面的作用沿着V形导流斜面反向运动,从而使喷向接收口的有效射流流量减小,同时在偏转板入口两侧出现漩涡和能量损失;随着λ₁增大,供油流量Q_S近似线性增大,而射流流量Q_J先增大后又减小;当λ₁=1时射流流量Q_J取得最大值12.5 kg/s,对应的射流流量效率η_J最大为77.6%。研究结果为偏转板射流伺服阀的效率提高及结构优化设计提供理论依据与参考。     

表面粗糙度对配流副润滑特性的影响

为研究表面粗糙度对轴向液压柱塞泵马达配流副润滑特性的影响,引入Weierstrass-Mandelbort分形函数,对不同幅值的表面粗糙度的表面形貌进行二维和三维模拟,建立考虑表面粗糙度的流固热耦合下的配流副油膜润滑模型,采用中差分形式的有限差分法和松弛迭代法对其进行数值求解,并分析油膜厚度、油膜压力、油膜承载力、摩擦因数等性能参数随着表面粗糙度幅值变化的规律。通过盘-盘形式的配流盘-缸体摩擦磨损试验,得到不同幅值的表面粗糙度下配流副摩擦因数,对所建立的数学模型进行验证。数值计算结果表明,表面粗糙度幅值的增大会引起油膜承载力增大,但也会引起最大油膜压力和摩擦因数的增大,导致摩擦性能下降。摩擦磨损试验发现,表面粗糙度增大,配流盘表面摩擦磨损情况加剧,配流副润滑性能和耐磨性能整体降低。因此在配流盘表面加工处理中,应适当降低其表面粗糙度。     

Experiment and simulation study on cavitation flow in pressure relief valve at different hydraulic oil temperatures

Hydraulic oil is the “blood” of hydraulic system, its high temperature in low-pressure hydraulic system would promote the development of cavitation and cause severe erosion of pressure relief valve. The influence of high oil temperature on the distribution of pressure field, velocity field and vapor volume fraction are discussed experimentally and numerically. The results show that with the increasing oil temperature, the viscosity of the oil decreases, and the flow rate increases, resulting the decreasing pressure at the orifice. Higher oil temperature promotes the occurrence of cavitation in the pressure relief valve, wider low-pressure zone could be found and cavitation bubble developed more fully and towards the valve core head. When the oil temperature increases from 303 K to 353 K, the cavitation intensity rises more sharply, but the growth rate of cavitation intensity increases firstly and then decreases with the increasing input pressure. Furthermore, based on the field synergy theory, the flow resistance and energy dissipation under different oil temperatures are evaluated. Both of large viscous dissipation and effective viscosity coefficient are mainly concentrated at the orifice, which are all effected by the oil temperature, so as to the characteristics of cavitation flow. The average field synergy cosine angle and the average viscosity coefficient decreases gradually with the increasing oil temperature, while the average vapor volume fraction increases. The energy dissipation is reduced by 3.3 × 10⁷ (W m⁻³) while the hydraulic oil temperature increases from 303 K to 353 K. Appropriate hydraulic oil temperature could provide favourable working conditions for the pressure relief valve which is beneficial for extending the hydraulic system's service life.     

调压阀流体空化特性仿真及影响因素分析

针对船用二级调压阀空化问题,建立流域瞬态仿真模型,结合Singhal空化模型和标准k-ε湍流模型对调压阀流体空化现象进行数值模拟,通过流场气体体积分数分析,得出了流体空化强度及分布形态的演变规律,通过流体速度场和压力场分析,阐明了空化演变过程调压阀流场特性,进而研究了开度、流量和背压对调压阀流体空化现象的影响规律.结果...     

有源先导级控制的电液比例流量阀特性研究

针对现有技术采用压差补偿器或插装式流量传感器控制流量,会降低阀的通流能力,增加系统的功率损失和发热;大流量场合只能通过阀开口面积间接控制流量,受负载变化影响控制精度低;低工作压力范围可控性差、动态响应慢;大通径采用三级结构,构造复杂等问题,提出用小功率伺服电动机驱动小排量液压泵/马达(有源)、结合液压晶体管(Valvistor),构造新的低能耗、高可控的电液比例流量阀。该方法可扩大阀的流量控制范围,提高阀在低压时的动态响应。建立阀的静态数学模型,分析获得影响阀负载流量特性最主要的因素是反馈节流槽预开口量大小;进一步建立阀的动态数学模型,获得主阀芯稳定条件。根据阀的结构组成,建立阀的仿真模型,仿真分析主阀各参数对主阀性能的影响。结果表明,反馈节流槽预开口量越小,主阀负载流量特性越好;主阀口压降越大,主阀芯响应越快;但由动态数学模型可知主阀口压降太大且先导流量较小时,阀的稳定性也会降低。研究也表明,在保证主阀良好的动态特性前提下,可通过使先导泵/马达转速随负载压力变化,实现对阀的流量补偿,从而改善阀的负载流量特性。