高水基液压锥阀气蚀现象的分析与研究

发布时间：2017-12-11 07:16

  本文关键词：高水基液压锥阀气蚀现象的分析与研究

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【摘要】：本文以高水基液压元件中常用的锥阀为具体研究对象,采用流体力学、流体动力学、气泡动力学等理论,结合计算流体动力学软件CFD,对液压锥阀在不同半锥角、不同阀口开度下的气穴流场进行数值模拟,分析气蚀产生的主要影响因素,并推测气蚀产生最严重的部位。通过分析研究,得出气蚀现象的产生主要是由于阀腔内部流场出现负压,且锥阀的阀芯在锥面与柱面的连接处由于内流道急剧变化,受到严重的气蚀损害,与实际应用中水压锥阀受到严重损害的部位相吻合,验证了气穴模型仿真的合理性。据此对阀芯所受气蚀破坏严重的部位提出抗气蚀结构:阀芯锥面与柱面的连接之间采用圆弧过渡以及二级节流结构。同时从理论上分析二级节流的刚度特性以及抗气蚀特性,并对两种抗气蚀结构的流场进行数值模拟分析,并与原结构进行比较后可知,压力分布、速度分布、阀口的进出口压差以及气体体积含量均有所改善,能够有效地减小气蚀影响。尤其是二级节流结构,能够明显地抑制水压锥阀的气蚀破坏。本文的研究对高水基液压锥阀减小或抑制气蚀现象的结构提供基本的设计理论,具有一定的参考意义。本文主要内容如下:第一章,论述了水液压传动技术的内涵与特点,及其研究现状和所面临的关键问题;详细介绍了气蚀现象在水压元件领域内的研究现状及发展概况;最后概括了本课题的主要研究内容。第二章,从气泡动力学、流体力学、流体动力学等基本理论出发,分析气穴现象形成的本质,气泡的产生、发展与溃灭的整个过程;建立气穴模型,为锥阀气蚀流场的数值计算做准备。第三章,建立高水基液压锥阀阀芯半锥角分别在30°、45°、60°三种情况下,开度从0.3mm增加到0.8mm时的三维流道模型,采用软件Fluent对其进行气穴模型的流场仿真,将流道内的压力分布、速度分布、气体体积含量等用图像显示出来,输出相关计算结果,并对结果进行比较,分析内流场特性对气蚀的影响。然后,根据分析结果找出气蚀破坏最严重的部位。第四章,针对锥阀产生气蚀严重的部位,提出两种抗气蚀结构。对比分析原结构与抗气蚀结构的流场分布,得出三种结构下的气穴初生数曲线图,分析该结构的气穴指数,得出抗气蚀结构可以减小锥阀气蚀的程度。
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH137.52

【参考文献】

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本文编号：1277551