油压锥阀与水压锥阀空化特性的对比分析

油压锥阀与水压锥阀在空化特性方面有较大差异,其流场机制尚未明确。为此,利用VOF空化两相流数值模拟算法在OpenFOAM开源平台上开展流场模拟,研究水压锥阀与油压锥阀空化特性。结果表明,水压锥阀及油压锥阀的空化分布较为一致,集中在自由剪切层、壁面剪切层及阀芯后沿等位置,同时各区域的空化诱发机制相同。油压锥阀的近壁面漩涡空化呈现径向链状特征,而水压锥阀则为分散性的片状结构,不同的空化形态主要源于转捩过程的差异。另外,在高强度空化流动条件下,直角型油压锥阀的整体空化强度相对水压锥阀较大,而倒角型锥阀则相反。水压锥阀比油压锥阀更容易发生空化初生。研究分析了水压锥阀与油压锥阀的空化特性差异及相关机制,可为不同介质的液压阀设计提供理论参考。

不同阀套锥角条件下大流量插装式液控单向阀阀口流动特性分析

对大流量插装式液控单向阀制造样机进行了阀口密封性、开启特性和静态特性试验测试。应用仿真技术对插装式液控单向阀阀口在不同阀套锥角时的流场特性进行了计算分析,并将样机模型的计算结果与试验测试结果作了对比分析。得出:不同的阀套锥角对插装式液控单向阀的阀口流场特性影响显著,合理选取阀套锥角,可使阀口处的压力损失减小,阀口气穴现象和噪声的生成机率减低,阀的刚度增大,阀口流动状态稳定,阀的性能得到提升。为大流量插装式液控单向阀的阀口结构设计提供了理论支持。

基于双向流固耦合的锥阀阀芯位移可靠性分析

传统的阀芯位移稳定性是在系统参数确定的前提下进行的,然而,在实际生产的使用过程中,各种系统参数具有不确定性.针对此问题,建立了一个锥阀工作动态过程的有限元分析模型,采用双向流固耦合和重叠网格方法分析求解压力入口下锥阀的动态响应过程.考虑参数随机性的影响,以阀芯稳定后位移是否超过许用位移量为衡量标准建立阀芯位移波动的极限状态方程,通过Monte-Carlo仿真和Kriging方法,对阀芯稳定后位移的波动情况进行了可靠性分析.研究发现,阀芯稳定位移波动范围小于理论值的19%,阀芯稳定位移的可靠度随着入口压力的增大而降低.

黏度对锥阀空化动态特性的影响机制

针对黏度对锥阀空化特性的作用机理尚未明确的问题,对水压锥阀及油压锥阀空化射流进行三维动态数值模拟,分析造成其动态行为差异的流场行为,研究黏度对锥阀空化动态特性的影响机制。结果表明,油压锥阀与水压锥阀均同时存在漩涡空化及附着型空化,并且空化诱发机制基本一致。油压锥阀的转捩过程较为缓慢,其漩涡空化结构具有明显的拟序性;而水压锥阀则具有明显的三维特性。水压锥阀空化射流的剪切层厚度仅为0.01 mm左右,阀芯表面的片状漩涡结构源于近壁面剪切效应;而油液射流的剪切层厚度则大10倍以上,油压锥阀近壁面链状漩涡空化与射流核的局部分离流现象有关。在阀芯后沿处,水压射流的近壁面剪切强度是油压射流的3倍,水压锥阀附着型空化卷入部分漩涡空化,而油压锥阀附着型空化则被卷进漩涡空化。

液压高速开关锥阀流场仿真特性研究

为了探究高速开关锥阀的静动态特性,在ANSYS Workbench中的Fluent模块进行模型导入、网格划分、边界条件定义、参数设置、求解和后处理,得出静动态仿真中的压力特性和速度特性。动态特性仿真使用动网格中重叠网格的计算方法,在Spaceclaim中建模并通过Fluent求解。静态仿真阀口位置和下游流道位置处的速度迹线反映了不同流体微元的运动轨迹;动态仿真结果显示:(1)能量利用率为37.5%时对应的阀芯升程绝对速度为0.6 m/s,该时刻开关阀的动态响应特性最佳;(2)开关数字阀开启运动时,出口最大速度大于进口最大速度;(3)开关阀在开启运动工况下,进口最大流量大于出口最大流量,这和下游流道涡流能耗有关。

适用于天然气压缩机的曲率连续阀形态与流道设计

为提高天然气压缩机性能,提出了一种截面母线为圆锥曲线的曲率连续阀。构建了曲率连续阀的流通面积数学模型;通过CFD(计算流体动力学)对不同几何参数、不同工况的曲率连续阀内部流场与流通性能进行了数值模拟分析,得到了曲率连续阀的压力损耗、气动力与迹线流出角度分析结果,并优化设计了曲率连续阀的形态与流道;对曲率连续阀和平台型锥阀进行了数值模拟实验,得到了不同类阀气动力、流通面积与压力损耗的对比结果。研究表明,曲率连续阀的几何参数直接决定其流通面积、气动力、压力损耗等性能指标;在相同工况下,曲率连续阀工作性能相较于传统平台型锥阀有一定提高,研究结果为气阀形态创新研究提供了理论基础。

阀芯运动过程液压锥阀流场的CFD计算与分析

应用CFD方法对阀芯运动状态下流体在锥阀内的流动状态进行了可视化计算和分析研究。参照实际锥阀的结构和参数,用CAD软件Pro/E建立了阀内流道的三维几何模型。应用前处理软件Gambit进行了网格的划分、细化,用自定义函数UDF确定了阀芯运动速度。应用Fluent中动网格技术进行了计算研究,获得了阀芯开启、关闭过程受到的瞬态液动力、流量系数与通过阀流量、阀开口度之间的定量关系。

液压控制锥阀内流场的数值模拟与试验可视化研究

用Galerkin有限元法对液压控制锥阀在不同的开口度、不同的阀芯结构、不同的阀座尺寸下的内流场进行数值计算，计算结果以可视的图形图像形式给出。并用DPIV技术对锥阀内流场进行试验可视化研究，试验结果与计算结果吻合。研究结果对设计低能耗、低噪声液压锥阀具有指导意义。

锥阀阀口气穴流场的数值模拟与试验研究

采用NNGk-ε湍流模型数值模拟了锥阀阀口的气穴流动。运用工业纤维镜与高速摄像机等组成流场可视化试验系统,多方位地观察了阀口附近的气穴现象,对其进行数字图像处理后,获得了气穴流场的分布信息,与仿真结果比较,吻合良好,表明RNGk-ε湍流模型能有效地描述锥阀等液压元件的阀口气穴流动。同时采用涡流式位移传感器、激光位移器和数字应变测量仪等构成的检测系统,研究了气穴流场诱发的阀体与阀芯振动。

液压锥阀空化特性的计算与分析

针对四种不同阀口形状的液压锥阀,采用CFD软件STAR-CCM+中的高雷诺数k-ε模型,结合空化模型,对阀腔内流场进行数值模拟,分析不同阀口形状的锥阀产生空化的位置和强度,并定性分析入口压力对空化强度的影响。同时,对四种形状锥阀进行入口阶跃压力作用下的CFD动态计算,以验证其动态特性,结果表明:空化强度弱的结构,其动态特性较差;空化现象较为强烈的锥阀,其动态特性较好。

基于CFD的水液压锥阀结构优化及流场分析

锥阀作为液压控制元件的一种主要结构形式,其结构及内部流场分布直接影响阀的性能。该研究采用GAMBIT建立两种不同结构的水液压锥阀模型,并采用FLUENT软件对其内部流场进行仿真分析。仿真结果表明,优化后的水液压锥阀进出口压差减小,有效抑制气穴的产生,降低振动和噪声,减小湍动能损失,其整体性能优于传统结构的水液压锥阀。

基于结构参数优化的锥阀式单向阀消振研究

针对某型飞机锥阀式单向阀在地面工作过程中的振动问题,提出了一种基于阀结构参数优化的消振方法。根据阀芯受力情况建立了锥阀式单向阀的动力学模型,验证了阀芯在特定工作位置的振动现象,分析了造成阀芯振动的原因,并提出通过改变锥阀式单向阀锥角、座面长度和阀芯质量来消振,仿真结果验证了该方法的有效性。

水压锥阀内流场的数值模拟

在大雷诺数下应用雷诺应力湍流模型和计算流体力学方法对锥阀的内部流场进行数值仿真计算,着重研究阀的结构参数、入口压力、出口压力、阀口开度等对锥阀流场的影响.研究结果表明:阀的结构参数对流场的分布和气穴的产生有较大的影响.同时随着阀口开度、入口压力的增加,低压区逐渐扩大,压力逐渐下降,产生气穴的区域也随着扩大;而随着出口压力的升高,低压区的压力也逐渐升高,产生气穴的区域也逐渐缩小,对气穴有一定的抑制作用.

钻井液控制锥阀阀口处流场的数值仿真

基于计算流体力学方法,采用幂律流变模型和RNG k-ε湍流模型对钻井液锥阀阀口处的内部流场进行数值仿真计算。通过对流场内流线形状、压力和流速的大小及其分布情况进行分析,着重研究了阀芯半锥角、阀芯前部过渡圆弧、阀座倒角等对钻井液锥阀流场的影响。结论如下:(1)随阀芯半锥角的增加,阀芯锥面与柱面交界处的压力有先减小后增大的趋势;(2)阀芯锥面与柱面交界处的过渡圆弧有利于改善该处压力状况,但圆弧半径增大到一定程度后,压力变化不再显著;(3)阀座处倒角后,能量损失减小,但阀口处压力降低,且倒角长度愈长,压力愈低。

液压锥阀的热力学建模仿真与试验研究

针对液压锥阀的热特性问题,考虑油液物理特性变化对锥阀节流损失的影响,采用控制体方法建立了锥阀的热力学模型,对包含锥阀的简单液压系统进行了数值模拟。在不同进口压力下对锥阀的热特性进行了试验研究,得到了锥阀节流损失系数相对油液温度的变化和锥阀进出口温度的变化。结果表明:试验结果与数值模拟结果吻合,验证了热力学建模和仿真的正确性。

基于动网格的液压锥阀动态特性研究

采用动网格技术建立了液压锥阀动态特性分析的三维数值模型,基于该模型对液压锥阀在弹簧力及流体力作用下的开启过程进行了仿真。分析了不同弹簧刚度下,液压锥阀开启过程流量和瞬态液动力的变化情况;对比了仿真得到的稳态流量、稳态液动力与理论计算结果,仿真值与理论值较吻合;得到了弹簧刚度对液压锥阀开启过程中阀芯位移、速度以及加速度的影响规律。仿真结论可以为液压锥阀的设计及优化提供依据。

内流式锥阀液动力及阀芯锥面压强分布的实验研究

设计了专门的锥阀阀芯锥面压强分布与液动力的实验装置，测量了内流式锥阀阀芯压强分布，测定并分析了液动力的变化规律。

空化流动下液压锥阀所受推力的数值计算

为寻求一种较准确的方法来计算油空化流动下液压锥阀所受的推力,通过对Fluent软件中壁面函数、空化流动模型及模型参数的分析、选择和调整,经数值计算并与实验数据的对比结果表明:采用可缩比例壁面函数和Zwart-Gerber-Belamri空化模型,在空泡半径为1μm,蒸发和凝结校正系数分别为0.4和0.000 1时,空化流动下锥阀所受推力的数值计算结果与实验结果吻合良好.并用所述模型研究了锥阀锥角及阀座倒角长度对锥阀阀口空化的影响.结果表明:阀芯锥角越小,阀座倒角长度越小,阀口空化强度越弱.

基于ANSYS的液压锥阀流场分析及结构优化

阐述液压锥阀阀口产生气穴现象的原因及影响因素,建立液压锥阀的几何模型和数学模型,采用ANSYS软件对优化前后的液压锥阀阀口进行流场分析,得到阀口流场的压力分布图和速度矢量分布图。分析结果表明:采用二级节流并在阀芯及阀座的关键部位以过渡圆弧代替直角的锥阀结构,可以减小锥阀过流缝隙前后的压差,有效降低锥阀阀口气穴发生的可能性,并减小了噪声、振动和能量损失。

压力调节锥阀开启过程振动特性研究

压力调节锥阀开启调节过程的阀芯振动直接影响着系统的压力波动幅值和响应速度,通过实验获得了阀芯运动位移和系统压力波动曲线,研究了不同阀芯和阀体结构条件下锥阀开启过程的阀芯振动特性和系统激励因素。结果表明:压力调节锥阀开启调节过程中阀芯的振动状态与阀芯结构、流量及开启压力等因素密切相关;另外,在带阻尼孔的锥阀中,相同流量和压力条件下,球头阀芯较平头阀芯更容易出现超调振动现象;研究还发现,压力调节锥阀开启调节过程中阀芯的振动是由管路系统与模型锥阀的耦合共振引起的。