基于CFD的大流量水压比例溢流阀热力学特性研究

发布时间：2022-04-22 21:11

　　水压比例溢流阀应用于充液成形工艺中可以决定系统的压力和流量,其性能优劣会决定整个液压系统的工作性能,从而影响零件成形的质量。由于水压阀工作过程中水介质会产生气穴对阀芯等固体结构表面造成破坏,而流体的粘性加热现象又会导致阀芯阀套受热膨胀使得配合间隙变大或变小,造成阀芯卡紧卡死或者泄漏增加,因此需要对水压阀的工作状态进行研究。本文利用CFD和FEM两种数值模拟方法,对不同工作压差、不同阀口开度以及不同流体温度下的两种结构阀腔内部流体流动特性和阀芯阀套热变形进行了计算分析。（1）流体在阀腔内的流动遵循流体力学,温升与变形则遵循热力学以及材料力学。基于这些理论,阐述了流体产生温升的机理,建立了流场与传热、变形间的耦合数学模型。（2）建立水压阀仿真模型,进行网格划分及独立性验证,利用CFD计算得到不同工作压差、开度下的流场压力、速度、空化、温度分布情况,对这些分布情况研究得到:锥形阀口处产生明显压降,使得流速增加,气穴产生,在阀套过流孔和阀芯凹槽斜面这些结构突变的区域流体温升较大,工作压差以及阀口开度的变化对气穴发生影响明显,流体温升也随之变化。（3）建立阀芯阀套稳态下的热分析与结构变形分析模型... 

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
    1.2 液压控制阀研究现状
        1.1.1 液压阀液动力及流量特性研究现状
        1.1.2 液压阀空化现象研究现状
        1.1.3 液压阀温度分布及热变形研究现状
    1.3 主要研究内容与方案
第2章 流场分析与热变形理论方法
    2.1 流场数值模拟计算方法
        2.1.1 CFD概述
        2.1.2 CFD控制方程
    2.2 流体温升传热及热变形理论分析
        2.2.1 流体温升分析
        2.2.2 传热分析
        2.2.3 热变形机理
    2.3 固体结构数值模拟计算方法
        2.3.1 有限元方法概述
        2.3.2 流固热耦合概述
    2.4 本章小结
第3章 溢流阀内部流场分析
    3.1 几何模型
    3.2 网格模型
        3.2.1 近壁区域处理
        3.2.2 网格划分及独立性验证
    3.3 基本假设与边界条件
        3.3.1 基本假设
        3.3.2 边界条件及计算参数
    3.4 流场可视化分析
        3.4.1 流场压力速度气穴分布特性
        3.4.2 流场温度分布特性
    3.5 工作压差对阀腔流场影响
        3.5.1 入口压力对流场影响
        3.5.2 背压对流场影响
    3.6 阀口开度对阀腔流场影响
        3.6.1 额定压力下开度对流场影响
        3.6.2 额定流量下开度对流场影响
    3.7 本章小结
第4章 阀芯阀套温度场及结构变形分析
    4.1 条件设定
    4.2 固体温度场及热变形分析
        4.2.1 固体温度场分析
        4.2.2 固体热变形分析
    4.3 工作压差对固体温度场及整体结构变形影响
        4.3.1 入口压力对固体温度场及整体结构变形影响
        4.3.2 背压对固体温度场及结构变形影响
    4.4 阀口开度对固体温度场及结构变形影响
        4.4.1 额定压力下开度对固体温度场及结构变形影响
        4.4.2 额定流量下开度对固体温度场及结构变形影响
    4.5 不同参数对阀芯阀套配合面变形影响
        4.5.1 入口压力对阀芯阀套配合面变形影响
        4.5.2 背压对阀芯阀套配合面变形影响
        4.5.3 额定压力下开度对阀芯阀套配合面变形影响
        4.5.4 额定流量下开度对阀芯阀套配合面变形影响
        4.5.5 流体温度对阀芯阀套配合面变形影响
    4.6 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3646712