球面密封高水基电磁先导阀流场的CFD模拟

发布时间：2020-05-04 19:44

【摘要】： 电磁先导阀是流体传动与控制技术中重要的基础元件，阀内的流场特性直接影响阀的性能。本文结合计算流体动力学CFD(Computational Fluid Dynamics)软件FLUENT对液压支架电液控制系统中先导阀的流场进行了数值模拟与分析计算。 本文按照实际使用中的电磁先导阀的参数，采用AutoCAD软件，建立了阀的二维和三维几何模型。运用FLUENT前处理软件GAMBIT进行了网格的划分。在FLUENT软件中对两种模型的流场进行了稳态数值模拟，并对二维模型进行了瞬态模拟。 在开口度相同、边界条件不同和开口度不同、边界条件相同时对流场进行模拟，找出影响阀芯压力和速度分布的因素。过流断面面积突变处，将出现主流与壁面脱离的现象，在这些地方会出现漩涡区。在阀芯开启和关闭的过程中，边界条件是变化的，改变边界条件重新进行稳态仿真，得到最底压强为负值，求出在节流口处压强最低时的空化系数为-0.288，可能会产生气穴。下面采用空化模型进行仿真，得到汽化水的体积分数为0.495，确实产生气穴。由于出现了漩涡和气穴，严重影响阀的工作性能和效率，对阀的流道进行改进，把面积突变改为平滑过渡，通过仿真发现漩涡的数量和强度均明显降低。减小阀芯的直径，可以增大节流口的面积，使最低压强值增大，空化系数增大。改变密封钢球的大小也可以使最低压强值增大，空化系数增大为0.098，气穴发生的可能性降低。如果采用减小阀芯直径来降低气穴会使负压区的面积增大，所以改变密封钢球的直径效果要好。把改进后模型的仿真结果与原模型的仿真结果进行比较，为阀的优化设计提供参考依据。 阀芯在运动过程中，运动速度为0.01m／s，分别得到了阀芯在开启和闭合过程中的压力和速度矢量图，阀芯在闭合的过程中液体的流动比开启过程和静态时的流动要复杂的多，漩涡的数量和强度都大，由于漩涡的出现，速度就在各个方向上都有分量，所以出现了负值。 对阀芯受到的稳态液动力和总的作用力进行了理论分析和模拟计算，把仿真结果与理论结果相比较，验证了仿真结果的正确性。对阀芯受到的径向力进行了模拟计算，并和理论值比较，发现不会产生卡紧现象。所进行的研究工作对阀的设计和性能优化提供了依据。
【图文】：

(d)节流口处的压力分布图(d)Press:， redistributioneonto、 :roforifieingrnouth图3一5开口度为0.lmm，压差为ZMpa的仿真结果Fig3一 5SimulatedresultfortheoPeningofo.ln洲andthePressurediffereneeofZMPa

图3一9简化后的二维流场模型Fig3一 9ThexnodelofsimPlifiedtwodimensionflowfiled导入Gambit生成非结构化网格，生成的网格如图3一10。.‘..口 iiiii一.尸 尸尸甲咋二二 一一奋二二二二尸州冲火火洲，伟宁，，蔺 ::iiil祠子 子子 子二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二 二二二「.卜1。 。城城姆 姆卜本宁宁十十州叶峙一卜」叫阳阳 阳阳阳阳阳阳阳阳阳阳阳阳阳阳阳 ...............................................，「一「.;I‘一l，l一 iii共 共共职 职干尸干拜衬 衬 衬衬衬衬衬衬衬衬衬衬衬衬衬衬 ...........〔，一亡，一 一 lllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll牛沐书 书图3一10简化后二维流场的网格Fig3一 10TheghdofsimPlifiedtwodimensionflowfiled开门度为0.4mm，压差为 1SMPa，采用混合模型进行仿真，其他边界条件不变，，仿真结果如图3一11。目急01一的t“一O甲t甲4心一O，国t61嗯一的1名昌吧.的t3头一O下t刁k一O下to舒吧司
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH134

【引证文献】

相关硕士学位论文 前2条

1 李华君;电液控制液压支架用电磁先导阀的CFD分析[D];辽宁工程技术大学;2009年

2 兰晋;电磁先导阀的动态特性仿真与流场分析[D];太原理工大学;2012年

本文编号：2648891