液压锥阀阀口空化流动数值模拟

发布时间：2021-05-21 03:14

　　锥阀因结构工艺简单、密封性能好等优点在液压元件中得到广泛应用,锥阀阀口流场具有高流速、大压差特征,极易诱发空化流动,引起元件或系统产生振动与噪声,随着液压技术向高压、高速和大功率方向发展,液压元件中空化问题的研究日趋受到重视。本文以液压锥阀为研究对象,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,对锥阀阀口空化产生的机理、空化流态及空化控制方法展开了较深入的研究。论文的主要内容有:第一章,概述本课题研究的背景和意义,阐述了液压锥阀阀口空化研究的国内外研究现状。第二章,介绍了本课题所用的数学模型,进行模型验证及网格无关性检验。第三章,湍流粘度修正前后锥阀阀口空化流动特性的研究。空化发生前后,介质混合密度相差很大,考虑湍流粘度修正时,汽相体积分数周期变长,最大值减小,阀芯整个锥面的轴向液动力减小,阀芯下游轴向液动力是整个阀芯锥面轴向液动力的主要影响因素。第四章,背压对液压锥阀阀口空化流动特性的影响。背压增大导致汽相体积分数的周期和幅值均减小,阀芯轴向液动力增大、脉动减小,流场更趋于稳定。第五章,正弦速度入口下,研究入口速度脉动频率及幅值对锥阀阀口空化流动特性的影响。入口速度脉动频率增大,汽相体积分数... 

【文章来源】：兰州理工大学甘肃省

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
        1.1.1 液压传动及液压锥阀
        1.1.2 空化的定义及发展史
        1.1.3 液压锥阀空化的研究意义
    1.2 锥阀空化的国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 仿真技术及空化模型
        1.3.1 CFD仿真技术的应用
        1.3.2 气液两相流的研究
        1.3.3 空化模型
    1.4 论文的主要内容
第2章 数学模型概述
    2.1 基本方程
        2.1.1 质量守恒方程
        2.1.2 动量守恒方程
    2.2 湍流模型
        2.2.1 Fluent湍流模型概述
        2.2.2 重整化群(RNG)k? ε模型
    2.3 多相流模型
        2.3.1 混合模型概述
        2.3.2 混合模型的主要方程
    2.4 空化模型
        2.4.1 FLUENT空化模型
        2.4.2 Zwart-Gerber-Belamri空化模型
    2.5 壁面函数
        2.5.1 标准壁面函数
        2.5.2 可伸缩壁面函数
    2.6 求解离散方程算法简介
    2.7 锥阀的基本结构及空化过程
        2.7.1 锥阀的基本结构
        2.7.2 几何建模
        2.7.3 网格划分
    2.8 空化模型参数
    2.9 壁面函数对锥阀空化流动的影响
    2.10 网格无关性分析
    2.11 本章小结
第3章 湍流粘度修正前后锥阀阀口空化流动特性研究
    3.1 湍流粘度修正及轴向液动力计算
        3.1.1 湍流粘度修正
        3.1.2 锥阀所受轴向液动力的计算方法
    3.2 湍流粘度修正前后的流场特性
        3.2.1 粘度修正前流场特性分析
        3.2.2 粘度修正后流场特性分析
    3.3 湍流粘度修正前后的比较
        3.3.1 湍流粘度修正前后的汽相体积分数
    3.4 本章小结
第4章 锥阀阀口内部空化流动演化过程
    4.1 空化机理
        4.1.1 气泡的静平衡方程
        4.1.2 空化的初生
        4.1.3 空化的发展
        4.1.4 空化的溃灭
    4.2 空化过程
    4.3 不同背压对流场特性的影响
        4.3.1 不同背压对流场空化的影响
        4.3.2 不同背压对阀芯表面轴向液动力的影响
    4.4 本章小结
第5章 进口流量脉动对流场特性的影响
    5.1 锥阀进口流速对流场的影响
    5.2 流速脉动对空化的影响
        5.2.1 流速脉动频率对流场特性的影响
        5.2.2 进口流速幅值对流场特性的影响
    5.3 本章小结
总结与展望
    总结
    展望
参考文献
致谢
附录A 科研实践


【参考文献】：
期刊论文
[1]低压下锥阀振荡空化的可视化试验研究[J]. 闵为,王东,郑直,欧培伟,冀宏.  机械工程学报. 2018(20)
[2]气穴中液压油温度随气泡膨胀变化规律[J]. 张健,姜继海,白云峰,李艳杰.  哈尔滨工程大学学报. 2015(04)
[3]气液两相流含气率超声测试方法研究[J]. 张月皓,董峰,许聪,谭超.  仪器仪表学报. 2014(09)
[4]三种空化模型在离心泵空化流计算中的应用评价[J]. 刘厚林,刘东喜,王勇,吴贤芳,庄宿国.  农业工程学报. 2012(16)
[5]修正的RNG κ-ε模型在云状空化流动计算中的应用评价[J]. 张博,王国玉,张淑丽,余志毅.  北京理工大学学报. 2008(12)
[6]溢流阀流动气穴显示及噪声试验研究[J]. 冀宏,傅新,杨华勇.  机床与液压. 2002(05)
[7]二级节流的性能分析及其在水压阀中的应用[J]. 刘银水,黄艳,邱鸿利,李壮云.  机床与液压. 2001(05)
[8]多相流的近期工程应用趋向[J]. 林宗虎,王栋,王树众,林益.  西安交通大学学报. 2001(09)
[9]油液含气量对液压系统的影响[J]. 李流远.  液压与气动. 2001(01)
[10]空蚀空化现象与液压系统新进展[J]. 李志博,胡国清.  机床与液压. 2000(06)

博士论文
[1]锥阀振荡流场流动噪声增强机制研究[D]. 易达云.浙江大学 2015
[2]液压阀口空化机理及对系统的影响[D]. 杜学文.浙江大学 2008
[3]溢流阀阀口气穴与气穴噪声的研究[D]. 高红.浙江大学 2003

硕士论文
[1]水介质锥阀流场可视化仿真及试验研究[D]. 张立亭.太原理工大学 2018
[2]基于动网格的锥阀流场可视化及空化现象研究[D]. 郭晓霞.太原理工大学 2016
[3]高水基液压锥阀气蚀现象的分析与研究[D]. 郑文婧.兰州理工大学 2016
[4]油压锥阀阀口空化流动数值模拟[D]. 王鹏飞.兰州理工大学 2016



本文编号：3198939