基于CFD的高水基电液控制主阀流场的数值模拟

发布时间：2020-05-13 22:28

【摘要】： 电液控制系统是液压支架的重要组成部分。其中,主阀是该系统的关键元件,它的性能直接影响着整个支架系统的工作效率和稳定性。本文运用计算流体动力学CFD(Computational Fluid Dynamics)软件FLUENT对液压支架电液控制系统中主阀的流场进行了仿真分析和理论计算。 按照主阀的几何结构参数,运用三维建模软件PROE,建立了该阀流道的三维模型。并将模型导入FLUENT前处理软件GAMBIT进行了网格的划分。在FLUENT软件中对流道模型的流场进行了稳态数值模拟。然后根据仿真结果对主阀结构进行了优化设计,对改进后的模型再做仿真分析,通过两种模型仿真结果的对比,找到了影响主阀流道特性的因素。 在主阀流场三维数值模拟的过程中,对主阀加载和卸载时,不同边界条件下流场的流动特性和力特性进行了仿真分析,得到了各物理量的分布规律。通过对阀内部流场在不同压差和不同开口度的边界条件下进行数值模拟得到了稳态液动力的值及其变化趋势。并对由数值模拟和理论计算两种方法得到的稳态液动力值进行了比较分析,进一步验证了数值模拟的正确性。 论文研究表明:阀开口度越小、压差越大,则漩涡区越大,能量损失越大,加载过程中整个流道内没有气穴产生,卸载过程中在回油口处有气穴产生。在过流面积突变处,流动状况最为复杂,产生了大量的漩涡,在其附近的阀腔内液体有脱璧、回流、重新附璧的现象产生,压力和能量损失也比较大。将阀体出口处的流道由弯道改为直道后阀芯所受的总作用力和稳态液动力较之原模型都有所减小,整个流道内液体的流动状况得到明显改善。因此,支架电液控制系统中,阀在小开口、高负载的工况下使用时受到的冲击、磨损、变形和腐蚀是最严重的,引起能量和压力的损失也是最大的。通过对改进模型的仿真分析,找到提高主阀工作性能的方法,以减小流道内磨损、腐蚀和能量损失。 本文进行的研究工作为阀的结构设计和优化提供了参考依据,对保证液压支架电液控制系统可靠地工作,保证煤矿安全高效地生产都有一定的现实意义。
【图文】：

主阀的应用回路Fig.2-3Thepracticalcircuitofelectrohydrauliccontrolvalve

(a)加载模型 (b)卸载模型图 2-4 主阀流道的几何模型Fig.2-4 The model of electrohydraulic control valve由于主阀的结构复杂，建立出来的流道几何模型也较为复杂，从图 2-4 中可该流道既不具有轴对称性，也非呈现面对称性。对于这种情况来说，一般不宜采数值模拟，因为流道结构的特殊性，导致进行二维数值模拟的偏差较大，不能真映液体在流道中的流动特性。所以本文要采取三维数值模拟的方法对主阀流场的况进行模拟。2.2 网格的划分2.2.1GAMBIT 网格划分工具介绍GAMBIT 软件是面向 CDF 的前处理器软件，，它将功能强大的几何建模能力易用的网格生成技术集成在一起，包含全面的几何建模能力和功能强大的网格
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TH137.52

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本文编号：2662643