液压节流阀内部空化流动特性的研究

发布时间：2017-07-01 16:14

  本文关键词：液压节流阀内部空化流动特性的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文采用数值计算和实验的手段研究了进出口压力差、开度、流体介质、阀座参数等对一级和二级节流阀内部空化流动特性的影响。 针对节流阀的结构及其内部空化流动的特点，建立了空化流动的轴对称数值计算模型，结合对有限体积法的离散方法、流场迭代算法等的讨论，确立了数值模型的控制方程组、边界条件及网格划分方案，并根据方案进行了网格依赖性分析。 数值研究了一级、二级节流阀内部空化流动特性，分析了进出口压差、阀口开度、液压介质及阀座参数对节流阀内部空化现象的影响，得到了一级、二级节流阀内部空化流动的压力场、流速分布、空化区域分布等的变化规律。结果表明：空化区域主要分布在节流口下游的回流区内，空化较严重的区域主要分布在回流区与高流速区域接触的边缘区域，空化的强度受到回流区大小及回流中心位置的影响，而回流区的大小及分布主要受液体流向及流速的影响；此外，空化区域随着进出口压差的增大而增大，，随着开度的减小呈先增大后减小的变化规律，即在开度较大时空化区域随开度减小单调递增，而当开度较小时空化区域随开度减小单调递减。对比了水和液压油为流体的一级节流阀内空化流动，结果表明液压油的抗空化性能更好；对比了不同结构二级节流阀内部的空化特性，结果表明上游节流口尺寸最小结构的抗空化性能最好。 搭建了一种基于高速摄影技术的液压节流阀内部空化分析系统，由光学子系统、液压子系统和实验平台三部分组成；自行设计了实验用透明节流阀、减震液压实验工作台架；对相应的液压元件和光学元件进行了选型，并完成了空化分析系统的搭建。采用高速摄影的方法研究了节流阀开度变化对节流阀内流速、空化现象的影响，结果表明：开度较大时几乎没有空化现象产生；随着开度的减小，最大流速逐步增大，回流区和空化区开始出现并逐步扩大；当接近闭合时，流速不再增大反而有所降低，空化开始减弱，回流区逐步萎缩、消失；实验结果与数值模拟结果基本吻合。
【关键词】：空化 节流阀 开度 流场分析 数值模拟
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH137.522
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 变量注释表17-19
• 1 绪论19-27
• 1.1 研究背景19-20
• 1.2 液压系统中的空化空蚀概述20-22
• 1.3 国内外研究现状22-25
• 1.4 研究意义25-26
• 1.5 主要研究内容26-27
• 2 节流阀空化流动的理论与数值研究方法27-41
• 2.1 节流阀的空化流动27-31
• 2.2 数值计算基本理论31-35
• 2.3 流场迭代算法35-36
• 2.4 节流阀流道空化数值研究模型36-40
• 2.5 本章小结40-41
• 3 一级节流阀空化流动的数值计算与分析41-65
• 3.1 数值计算模型41-42
• 3.2 不同流体介质下一级节流阀的空化流动42-47
• 3.3 不同进出口压差下一级节流阀的空化流动47-53
• 3.4 不同开度下一级节流阀的空化流动53-64
• 3.5 本章小结64-65
• 4 二级节流阀空化流动的数值计算与分析65-81
• 4.1 二级节流阀基本结构65-66
• 4.2 计算模型66
• 4.3 不同进出口压差下二级节流阀的空化流动66-71
• 4.4 不同开度下二级节流阀的空化流动71-76
• 4.5 不同结构下二级节流阀的空化流动76-79
• 4.6 本章小结79-81
• 5 节流阀空化现象的实验研究81-91
• 5.1 实验装置系统设计81-85
• 5.2 实验研究85-87
• 5.3 实验结果及分析87-90
• 5.4 本章小结90-91
• 6 结论与展望91-93
• 6.1 结论91-92
• 6.2 展望92-93
• 参考文献93-97
• 作者简介97-100
• 学位论文数据集100

【参考文献】

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本文编号：506603