液压冲击器内部流场动态特性数值模拟与分析

发布时间：2017-10-21 05:13

  本文关键词：液压冲击器内部流场动态特性数值模拟与分析

  更多相关文章： 液压冲击器 AMESIM仿真 动网格 内流场 数值模拟 动态压力

【摘要】：对液压冲击器国内外发展做简要概括，阐述了在理论模型、仿真技术、系统控制及性能测试等方面取得的成果及进展。针对液压系统仿真数学建模原理进行讨论，并基于对流场数值模拟方法（CFD）的分析，描述了求解器求解方法及方程离散方式。 根据冲击器实车控制系统，对动力元件、控制元件进行建模验证，获取与车载系统标定值近似结果。依照冲击系统实物模型，在Amesim中搭建系统仿真模型，并获取不同工况下活塞运动的动力特性及活塞前后腔室的流量、压力波动特性。冲击系统的仿真结果与试验值的变动基本吻合。 建立了冲击器活塞区域二维几何模型，并在前后及中间腔室与油口交接处设置边界层处理，通过不断调整腔室网格密度保证解的稳定。利用动网格技术，将活塞运动与腔室油液变动进行耦合分析。获取了油液动态变化时，前腔与第一信号口、中腔与第二信号孔及后腔腔室变动区域内，旋涡出现的位置及其对主流速度的影响，并对油道口处流场速度变动规律进行了详细分析。在数值模拟基础上，获取不同时刻腔室壁面静压力变化特性。通过对油液控制体受力分析，得到了活塞有效作用壁面的综合受力表达。通过对活塞轴线方向所受合力的变化分析，得到了在腔室具有关闭或开启趋势阶段受力将会发生跃变的结论。同时，数值模拟的结果对冲击器活塞部数学模型中压力变化系数的确定提供了依据。 针对冲击系统，搭建实车检测平台，同时提出一种基于示波检测的新方法。对不同工况下的冲击器进行实车检测，得到了冲击器进出口处流量、压力变化趋势；根据氮气室反馈控制原理，对不同工况下流场数据分析，获取了活塞运动速度、位移及能量曲线。通过进出口流场试验值与活塞部流场数值模拟结果对比可得到数学模型中压力系数的变动趋势，并为模型的改进提供了依据。
【关键词】：液压冲击器 AMESIM仿真 动网格 内流场 数值模拟 动态压力
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH137
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 目录9-12
• 第一章 液压冲击器研究现状及技术发展趋势12-21
• 摘要12
• 1.1 液压冲击器发展基本概况12-13
• 1.2 液压冲击器理论模型的研究13-14
• 1.2.1 线性模型的研究13
• 1.2.2 非线性模型的研究13-14
• 1.3 液压冲击器在仿真、控制及测试上的研究14-17
• 1.3.1 液压冲击器仿真技术的研究14-15
• 1.3.2 液压冲击器控制系统的研究15-16
• 1.3.3 液压冲击器测试试验的研究16-17
• 1.4 液压冲击器技术发展趋势17-18
• 1.5 本课题研究意义、研究难点和研究内容18-21
• 1.5.1 课题研究意义18
• 1.5.2 课题研究难点及解决方案18-19
• 1.5.3 课题研究内容19-21
• 第二章 液压系统仿真模型的建立及流场算法分析21-37
• 摘要21
• 2.1 液压系统模型的建立21-27
• 2.1.1 液压系统模型建立原则21-22
• 2.1.2 液压系统基本容性模型的建立22-25
• 2.1.3 液压系统基本感性模型的建立25-26
• 2.1.4 液压系统基本阻性模型的建立26-27
• 2.2 Amesim 液压系统仿真模型的建立27-30
• 2.2.1 Amesim 模型建立27-28
• 2.2.2 Amesim 模型基本元素介绍28-30
• 2.3 计算流体动力学（CFD）在流体流动与控制中的基础30-32
• 2.3.1 计算流体力学基本描述30
• 2.3.2 流场控制方程的描述30-32
• 2.4 流场计算方法及求解32-36
• 2.4.1 流场离散方法基本描述32-33
• 2.4.2 计算方程基本求解方法33-36
• 2.5 本章小结36-37
• 第三章 液压冲击器冲击系统仿真模型的建立37-62
• 摘要37
• 3.1 液压冲击器冲击系统控制原理37-40
• 3.1.1 液压冲击器冲击系统的整体描述37-38
• 3.1.2 液压冲击器主要控制部件分析38-40
• 3.2 液压冲击器系统各部件模型的建立40-48
• 3.2.1 液压冲击器动力源模型的建立40-44
• 3.2.2 液压冲击器溢流阀模型的建立44-45
• 3.2.3 液压冲击器换向阀模型的建立45-46
• 3.2.4 液压冲击器泄漏及密封摩擦模型的建立46-48
• 3.3 液压冲击器冲击部件仿真模型的建立48-52
• 3.3.1 液压冲击器冲击部件数学模型49-51
• 3.3.2 液压冲击器冲击部件仿真模型51-52
• 3.4 液压冲击器系统整体基本模型的建立52-61
• 3.4.1 液压冲击器系统模型整体评价53-55
• 3.4.2 液压冲击器系统模型仿真数据分析55-60
• 3.4.3 换向阀阀芯与活塞的匹配运动60-61
• 3.5 本章小结61-62
• 第四章 液压冲击器活塞部内流场动态数值模拟62-105
• 摘要62
• 4.1 冲击器中缸体活塞运动模型分析62-68
• 4.1.1 冲击器活塞运动边界情况划分62-66
• 4.1.2 冲击器活塞部流场网格的生成66-67
• 4.1.3 冲击器活塞部流场网格边界条件的定义67-68
• 4.2 冲击器活塞内流场数值模拟的定义68-74
• 4.2.1 活塞部流场数值模边界条件69-71
• 4.2.2 活塞部流场数值模拟算法及离散格式71-73
• 4.2.3 活塞内流场动网格算法的定义73-74
• 4.3 冲击器活塞运动过程中流场动态特性74-99
• 4.3.1 活塞部流场整体运动的描述75-79
• 4.3.2 活塞运动中前后腔室流场变化分析79-85
• 4.3.3 活塞冲程阶段 0.0005s-0.004s 流场作用分析85-89
• 4.3.4 活塞冲程阶段 0.005s-0.013s 流场作用分析89-92
• 4.3.5 活塞冲程阶段 0.017s-0.023s 流场作用分析92-95
• 4.3.6 活塞回程阶段 0.0005s-0.0065s 流场作用分析95-97
• 4.3.7 活塞回程阶段 0.007s-0.0195s 流场作用分析97-99
• 4.4 冲击器活塞部腔室油液及作用壁面受力分析99-104
• 4.4.1 前后腔室控制油液受力分析99-100
• 4.4.2 前后腔有效作用壁面所受合力变化趋势100-104
• 4.5 本章小结104-105
• 第五章 液压冲击器测试试验方法的研究105-117
• 摘要105
• 5.1 液压冲击器测试系统的建立105-110
• 5.1.1 冲击器测试系统试验设备106-108
• 5.1.2 冲击器测试系统方案的建立108-110
• 5.2 冲击器示波冲击法110-112
• 5.3 液压冲击器实测结果验证与分析112-116
• 5.3.1 不同工况下冲击器测试试验112-114
• 5.3.2 液压冲击器主评价参数测试分析114-116
• 5.4 本章小结116-117
• 第六章 总结与展望117-119
• 6.1 研究总结117-118
• 6.2 研究展望118-119
• 参考文献119-124
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果124-125
• 致谢125-126

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 孟亚东;李长春;张金英;刘晓东;;阀控非对称缸液压系统建模研究[J];北京交通大学学报;2009年01期

2 矿机教研室液压凿岩机科研组 ,李大诒;有阀型液压凿岩机有关问题的探讨[J];北京钢铁学院学报;1980年03期

3 杨务滋;邱海灵;;取消高压蓄能器的液压冲击器动态仿真[J];中国工程机械学报;2005年04期

4 丁问司;氮爆式液压冲击器模糊控制[J];湖南工程学院学报(自然科学版);2001年01期

5 刘忠;;液压冲击机械工作参数调节方法研究[J];工程机械;2006年08期

6 高成国;林慕义;侯金平;;工程车辆全动力制动系统液压管路建模与仿真[J];工程机械;2010年01期

7 许勤;黄园月;田祥友;;液压冲击器的研究现状及发展趋势[J];工程机械;2010年06期

8 赵宏强;林宏武;陈欠根;何清华;;国内外液压潜孔钻机发展概况[J];工程机械与维修;2006年04期

9 刘忠;y嚫＠，

本文编号：1071463