外流工况下液压锥型节流阀气穴及噪声研究

发布时间：2017-06-10 01:09

  本文关键词：外流工况下液压锥型节流阀气穴及噪声研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：液压锥阀是一种常见的液压阀形式,作为液压传动与控制技术中的重要基础元件,具有密封性好、过流及抗污染能力强等优点,因此常作为节流阀、插装阀、单向阀和溢流阀使用。但液压锥阀在工作时流体的流动却是非常复杂的,其结构特点决定了工作过程中不可避免的会产生气穴现象,引起流体噪声,影响液压锥阀的工作寿命和可靠性,因此研究液压锥阀的气穴和噪声问题对于提高液压锥阀的性能具有很重要的现实意义。液压锥阀存在各种各样的形式,本文选取其中两种最常用的进行研究,即插装式液压锥型节流阀和管式液压锥型节流阀,从计算流体力学的角度运用流场数值模拟方法,分析了在外流工况下影响液压锥型节流阀的气穴现象和噪声强弱的主要因素,包括阀芯几何结构参数和阀口边界条件,来寻求减少、抑制气穴产生和降低噪声的方法。同时对管式液压锥形节流阀进行了气穴可视化实验和噪声测试。首先,给出本文数值模拟所使用的基本模型、湍流模型和气穴模型,并重点介绍了气穴机理和流体噪声理论,为进一步研究作理论基础。其次,对插装式锥型节流阀外流工况下的流场进行研究,依照实际所用阀的结构和参数,建立三维模型,划分网格。针对插装式锥型节流阀阀口的气穴现象,采用CFD软件FLUENT对插装式锥型节流阀阀口流场进行了数值模拟,预测了气穴发生后的气相分布、气体体积比及噪声水平,研究了阀口开度、阀芯锥角、阀芯节流槽形式和个数、进口速度及出口压力对阀口气穴和噪声的影响。然后,对管式锥型节流阀外流工况下的流场进行数值模拟研究,得到了不同进口速度、不同出口压力、不同阀开口度和不同阀芯节流槽结构下的流场分布情况,分析了这些因素对管式锥型节流阀阀口气穴强度和噪声水平的影响。最后,对管式锥型节流阀的外流工况进行了实验研究,采用有机玻璃材料制造模型阀阀块,有机玻璃材料具有较好的透明性,可以观察锥型节流阀所产生的气穴现象,将数值模拟结果与实验结果进行比较,数值模拟得到的气体体积分布与实验观察到的气穴发生区域及气穴强度比较吻合,数值模拟所得到的噪声水平变化与实验所测得的数据比较一致,表明数值模拟所使用的模型和方法是合理的。
【关键词】：锥型节流阀 气穴 噪声 流场仿真
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH137.52
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-23
• 1.1 课题研究的背景及意义10-12
• 1.2 液压锥阀特性及气穴现象的研究现状12-18
• 1.2.1 国外研究现状12-15
• 1.2.2 国内研究现状15-18
• 1.3 计算流体动力学概述18-20
• 1.3.1 计算流体动力学的概念和特点18-19
• 1.3.2 CFD数值模拟方法19-20
• 1.4 课题的来源和主要研究内容20-23
• 第2章 流场计算模型与气穴噪声机理23-36
• 2.1 引言23
• 2.2 基本方程23-24
• 2.2.1 质量守恒方程23-24
• 2.2.2 动量方程24
• 2.3 Standard k-ε模型24-27
• 2.3.1 Standard k-ε模型的定义24-26
• 2.3.2 Standard k-ε模型的控制方程26-27
• 2.4 Realizable k-ε模型27-28
• 2.5 气穴理论28-31
• 2.5.1 气穴产生机理28-29
• 2.5.2 空化数29-30
• 2.5.3 体积比方程30-31
• 2.6 流体噪声理论31-34
• 2.6.1 噪声量度31-32
• 2.6.2 流体噪声源特性32-33
• 2.6.3. 声发生普遍方程33-34
• 2.7 本章小结34-36
• 第3章 插装式锥型节流阀数值模拟与分析36-65
• 3.1 引言36
• 3.2 三维模型及网格划分36-37
• 3.3 锥阀内部流场仿真结果初步分析37-39
• 3.4 几何结构对插装式锥型节流阀气穴及噪声的影响39-56
• 3.4.1 不同阀口开度下流场仿真及结果分析39-45
• 3.4.2 不同阀芯锥角流场仿真及结果分析45-48
• 3.4.3 不同节流槽角度流场仿真及结果分析48-51
• 3.4.4 不同节流槽个数流场仿真及结果分析51-56
• 3.5 边界条件对插装式锥型节流阀气穴及噪声的影响56-63
• 3.5.1 不同入口流速流场仿真及结果分析56-60
• 3.5.2 不同出口压力流场仿真及结果分析60-63
• 3.6 本章小结63-65
• 第4章 管式锥型节流阀数值模拟与分析65-82
• 4.1 引言65
• 4.2 三维模型及网格划分65-67
• 4.3 几何结构参数对管式锥型节流阀气穴及噪声的影响67-75
• 4.3.1 不同阀口开度下流场仿真及结果分析67-71
• 4.3.2 不同节流槽形式的管式锥型节流阀流场分析及仿真结果71-75
• 4.4 边界条件对管式锥型节流阀气穴及噪声的影响75-80
• 4.4.1 不同入口流速流场仿真及结果分析75-78
• 4.4.2 不同出口压力流场分析及仿真结果78-80
• 4.5 本章小结80-82
• 第5章 管式锥型节流阀实验及分析82-94
• 5.1 引言82
• 5.2 实验设备概述82-84
• 5.3 几何结构对气穴及噪声的影响84-88
• 5.3.1 不同阀口开度下的气穴及噪声实验84-85
• 5.3.2 五种阀芯在不同阀口开度下的气穴和噪声实验85-88
• 5.4 边界条件对气穴及噪声的影响88-92
• 5.4.1 不同流量下的气穴和噪声实验88-91
• 5.4.2 不同出口压力下的气穴和噪声实验91-92
• 5.5 本章小结92-94
• 结论94-96
• 参考文献96-101
• 攻读学位期间发表的学术论文101-103
• 致谢103

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王东屏;流动液体中气穴判定的新观点[J];大连铁道学院学报;2000年02期

2 孟凡明;王战江;;微造型表面上气穴发生机理初步研究[J];摩擦学学报;2011年02期

3 张建辉,王守印;压电锥形流管无阀泵的研究——气穴现象[J];压电与声光;2001年06期

4 崔少蕾;高翔;;汽车用LPG喷射阀内流动过程的数值模拟[J];拖拉机与农用运输车;2010年03期

5 曾定荣;徐兵;刘英杰;;负载口独立控制系统中防止气穴的理论研究[J];机床与液压;2010年19期

6 李伟;;喷嘴处气穴现象的数值模拟分析[J];节能;2012年03期

7 吴海泉,臧忠勇;气穴、吸程与加油机的吸油能力[J];商业时代;2004年19期

8 耿伟;方俊华;乔信起;黄震;;气穴现象对DME(二甲醚)喷油特性影响的仿真研究[J];柴油机;2009年06期

9 李国康，杨云川，唐宏欣;薄壁节流孔口无气穴条件的试验研究[J];沈阳工业学院学报;1994年03期

10 许伯彦;张勇;耿德强;齐运亮;刘红艳;蔡少娌;;液态LPG喷射发动机喷嘴内部气穴现象的数值解析[J];内燃机工程;2009年06期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 陆亮;邹俊;杜学文;傅新;;转折型节流槽中的气穴形态和噪声特性的研究[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 张迪嘉;外流工况下液压锥型节流阀气穴及噪声研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

2 曹俊章;伺服阀前置级射流流场的气穴仿真与试验研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

  本文关键词：外流工况下液压锥型节流阀气穴及噪声研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：437081