滑阀阀腔中污染颗粒运动轨迹的研究

发布时间：2023-11-30 17:24

　　液压滑阀是液压控制阀最基本的结构形式之一,阀芯的灵活运动是滑阀控制功能正常实现的根本保证。滑阀工作过程中,跟随油液进入几微米到几十微米滑阀间隙的微米污染颗粒,可能引发阀芯滞卡,造成阀体阀芯运动副的摩擦磨损,导致滑阀控制功能失效。因此,研究滑阀阀腔中微米固体颗粒的运动轨迹,深入认识微米固体颗粒侵入滑阀间隙的瞬态特征,对揭示滑阀滞卡的微观机理、发展高可靠性液压控制阀具有重要意义。本文以液压滑阀为研究对象,首先对微米球形铁质微米颗粒在液流驱动下的运动轨迹进行仿真计算,分析颗粒侵入滑阀间隙的瞬态过程和概率,进而通过高速可视化实验获得球形颗粒在放大的滑阀阀腔与带均压槽滑阀间隙二维模型中的运动过程。具体研究内容如下:首先,建立含微米尺度滑阀间隙的二维滑阀阀腔模型,利用流体-粒子单向耦合计算,对稳态流场中微米球形铁质颗粒在液流驱动下的粒子运动轨迹进行仿真计算。结果显示,油液中的微米颗粒主要随阀口流束运移;间隙高度与阀口开度比从0.0067增大至0.4时,颗粒侵入滑阀间隙的概率从1%增大至27%;当阀口处于小开口状态时,颗粒侵入滑阀间隙的概率会急剧增大;阀口压差增大,侵入滑阀间隙的颗粒数量增加;在滑阀...

【文章页数】：78 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
        1.1.1 液压系统的污染
        1.1.2 滑阀阀芯滞卡现象
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 滑阀阀芯滞卡研究现状
        1.2.2 固体颗粒物运动特性的研究现状
    1.3 论文研究思路与内容
        1.3.1 研究思路
        1.3.2 主要研究内容
第2章 固体颗粒运动受力分析与数值研究方法
    2.1 液相流场中固体颗粒运动受力分析
    2.2 滑阀中固体颗粒运动的数值研究方法
        2.2.1 数值研究方法的选择
        2.2.2 COMSOL Multiphysics仿真软件的特点
        2.2.3 粒子追踪模块的特点及适用性
        2.2.4 流固耦合模块的特点及适用性
    2.3 本章小结
第3章 滑阀阀腔中微米固体颗粒运移的数值模拟
    3.1 滑阀阀腔中固体颗粒的粒子轨迹追踪仿真计算
        3.1.1 滑阀阀腔模型与仿真参数设置
        3.1.2 控制方程及边界条件设置
        3.1.3 网格划分及网格无关性验证
        3.1.4 阀腔流场分析
        3.1.5 阀腔中颗粒运动轨迹
        3.1.6 侵入滑阀间隙的颗粒数量
        3.1.7 颗粒运动轨迹的分离
    3.2 带均压槽滑阀间隙中球形颗粒运移的数值模拟
        3.2.1 仿真模型与参数设置
        3.2.2 带均压槽间隙中球形颗粒的运动特性计算结果及分析
    3.3 带均压槽滑阀间隙中方形颗粒运移的数值模拟
        3.3.1 仿真模型与参数设置
        3.3.2 带均压槽间隙中方形颗粒的运动特性计算结果及分析
    3.4 本章小结
第4章 滑阀阀腔放大模型中球形颗粒运移的高速摄像可视化
    4.1 实验台的搭建及实验内容
        4.1.1 实验思路
        4.1.2 实验介质选择及实验参数
        4.1.3 实验原理及实验台的搭建
        4.1.4 可视化实验模型的设计与制作
        4.1.5 球形固体颗粒的选用
    4.2 滑阀阀腔放大模型中球形固体颗粒的运动轨迹
        4.2.1 实验条件及实验过程
        4.2.2 实验结果及分析
        4.2.3 滑阀阀腔放大模型中颗粒运动轨迹的仿真分析
    4.3 带均压槽滑阀间隙放大模型中球形固体颗粒的运移特性
        4.3.1 实验条件及实验过程
        4.3.2 实验结果及分析
        4.3.3 带均压槽滑阀间隙放大模型中固体颗粒运移的仿真分析
    4.4 本章小结
总结与展望
    1 总结
    2 展望
参考文献
致谢
附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录
附录B 专利申请情况
附录C 参与的主要科研项目与实践



本文编号：3868890