發(fā)布時間：2017-04-08 22:27

  本文關(guān)鍵詞：基于動網(wǎng)格的錐閥流場可視化及空化現(xiàn)象研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：錐閥具有密封性好、通流面積大、節(jié)能、易操作、對液壓介質(zhì)不敏感等優(yōu)點,在液壓系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用,尤其在插裝閥中更是普遍使用。錐閥對液壓系統(tǒng)的控制是通過調(diào)節(jié)內(nèi)部流體的流動狀態(tài)來實現(xiàn)的。因此,提高錐閥的性能需要深入研究閥體內(nèi)部流體的流動狀態(tài),從流場的角度研究液壓閥內(nèi)部的流道形狀、流場流態(tài)及破壞機理之間的關(guān)系。目前關(guān)于錐閥的研究存在的不足與問題:1)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)目前關(guān)于錐閥過流斷面面積的計算方法尚存在問題:傳統(tǒng)錐閥過流斷面面積計算公式是按全錐錐閥情況推導(dǎo)得出,錐臺形錐閥閥芯在小行程范圍內(nèi)運動時可使用該計算公式,在大行程時傳統(tǒng)面積公式不再適用;2)以往關(guān)于液壓閥流場的數(shù)值分析多局限于定常研究或直接給定閥芯運動速度的瞬態(tài)研究,其方法難以真實模擬閥芯運動情況及流場變化情況,且實際工作中閥芯的啟閉過程會對空化流場產(chǎn)生較大影響,因此目前的研究無法真實反應(yīng)氣穴的產(chǎn)生與發(fā)展過程。根據(jù)目前存在的問題,進而確定主要研究內(nèi)容如下:首先,本文利用前處理軟件Icem對全錐錐閥與錐臺形錐閥的流場進行網(wǎng)格劃分,利用計算流體動力學軟件Fluent對兩種錐閥流場進行CFD仿真計算,分析研究兩種錐閥內(nèi)部流場在相同條件下的不同流態(tài),從流場的角度研究全錐錐閥與錐臺形錐閥在不同行程時閥口的流量特性。研究結(jié)果表明在小行程外流工況時,兩種錐閥的流場特征幾乎相同,起節(jié)流作用的過流斷面位于同一位置;在大行程外流工況時,由于錐臺形錐閥閥口前無錐面的導(dǎo)流作用,閥座直角頂點與閥芯錐面下頂點所形成的錐臺側(cè)表面起實質(zhì)性收縮流體的作用,過流斷面的位置發(fā)生變化。繼而通過流場分析與理論推導(dǎo)相結(jié)合的方法,推導(dǎo)出了錐臺形錐閥在大行程時過流斷面的位置與大小。其次,本文利用計算流體動力學軟件FLUENT中的6DOF模型模擬插裝閥閥芯開啟過程中的非定常流場,閥芯運動由其所受流體力確定,當閥芯受力達到平衡時,閥芯停止運動。與此前研究方法相比,該方法與閥芯實際運動更加接近,且避免了編寫較為復(fù)雜的UDF函數(shù),通過將閥芯處于穩(wěn)定后閥芯位移、控制腔壓力、進出口流量的數(shù)值計算結(jié)果與實驗結(jié)果進行比較,證實利用文中所提研究方法能夠較真實地模擬液壓閥開啟過程中的瞬態(tài)流場特性。在此基礎(chǔ)上,模擬了錐閥流場發(fā)生空化現(xiàn)象的瞬態(tài)流場,觀察了空化的產(chǎn)生與發(fā)展過程,且將瞬態(tài)模擬與穩(wěn)態(tài)模擬的空化流場進行對比,發(fā)現(xiàn)兩者有較明顯的差別,對于閥芯運動過程中的空化流場,如果采用穩(wěn)態(tài)模擬進行代替,會造成一定的誤差。
【關(guān)鍵詞】：錐閥 瞬態(tài)流場 過流斷面 空化
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH137.52
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 課題研究背景12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-19
• 1.2.1 液壓閥流量特性研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 液壓閥動態(tài)特性研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.3 液壓閥空化現(xiàn)象研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3 課題主要研究內(nèi)容19-22
• 第二章 錐閥過流斷面的確定和計算22-40
• 2.1 引言22-23
• 2.2 理論基礎(chǔ)23-25
• 2.2.1 流量控制原理23
• 2.2.2 薄壁孔口淹沒出流數(shù)學模型23-25
• 2.2.3 錐閥的流量系數(shù)25
• 2.3 錐閥過流斷面仿真計算25-39
• 2.3.1 仿真模型與計算方法25-26
• 2.3.2 過流斷面的可視化分析26-37
• 2.3.3 過流斷面的解析計算37-39
• 2.4 本章小結(jié)39-40
• 第三章 液壓錐閥動態(tài)流場分析40-56
• 3.1 引言40
• 3.2 Valvistor閥工作原理40-41
• 3.3 數(shù)學模型41-42
• 3.4 流場分析方法42-46
• 3.4.1 實驗研究42-43
• 3.4.2 數(shù)值模擬方法43-46
• 3.5 仿真結(jié)果驗證46-49
• 3.5.1 閥芯位移驗證46-47
• 3.5.2 控制腔壓力驗證47-48
• 3.5.3 進出口流量驗證48-49
• 3.6 流場分析49-54
• 3.6.1 動態(tài)流場分析49-53
• 3.6.2 穩(wěn)定流場分析53-54
• 3.6.3 穩(wěn)態(tài)液動力計算54
• 3.7 本章小結(jié)54-56
• 第四章 Valvistor閥空化現(xiàn)象研究56-74
• 4.1 引言56-57
• 4.2 理論基礎(chǔ)57-58
• 4.2.1 Mixture模型57
• 4.2.2 Cavitation模型57-58
• 4.3 氣穴流場模擬58-67
• 4.3.1 幾何模型與網(wǎng)格模型58-59
• 4.3.2 假設(shè)59
• 4.3.3 計算方法59
• 4.3.4 瞬態(tài)空化流場與穩(wěn)態(tài)空化流場對比59-65
• 4.3.5 瞬態(tài)空化流場分析65-67
• 4.4 控制口流量系數(shù)的計算67-72
• 4.4.1 閥芯控制口面積67-68
• 4.4.2 控制口流量系數(shù)分析68-72
• 4.5 本章小結(jié)72-74
• 第五章 論文總結(jié)與工作展望74-76
• 5.1 論文總結(jié)74-75
• 5.2 工作展望75-76
• 參考文獻76-81
• 致謝81-83
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文83

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  本文關(guān)鍵詞：基于動網(wǎng)格的錐閥流場可視化及空化現(xiàn)象研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：293852