非全周开口滑阀压力分布测量研究

研制出阀套移动式液压阀压力分布及噪声测量试验装置,通过阀套的平移和转动依次测量一定阀口开度下节流槽及阀腔壁面的压力分布。阀套采用测压小孔大间距布置、液压力压紧、小间隙精密配合等保证可靠密封,由量块对阀心及阀套进行定位保证重复精度,同时结构上保证阀套的移动不影响阀内部流场。首次对节流槽中的压力分布进行了测量,并与流场仿真进行比较,两者吻合良好,分析了压力分布变化规律。装置的研制为揭示节流槽结构与噪声的关系提供了基础,对于建立具有节流槽的液压元件噪声评价准则具有重要的意义。     

内流式滑阀壁面压力分布可视化计算及试验验证

针对现有液压阀流场(Computational fluid dynamics,CFD)仿真研究中,采用单相流模型进行计算,忽略了流体气化现象对流体密度及其流场的影响,仿真所得相对压力过低与实际不符的问题,运用Fluent软件,采用两相流模型,研究内流式滑阀流场分布,分析阀口开度、流量变化对于阀芯壁面压力分布及其稳态液动力的影响;设计一种壁面压力分布测量的试验方案,测量得到阀芯壁面的压力分布,并通过表面积积分法求出阀芯所受稳态液动力。结果表明:试验所得的内流式滑阀的壁面压力分布及其稳态液动力与仿真结果趋势一致,壁面压力峰值随着阀口开度的增大而减小;阀口开度较小时,稳态液动力的方向为阀口关闭的方向,在阀口开度达到临界点时,稳态液动力的方向为阀口打开的方向;滑阀稳态液动力公式计算由于忽略了入口射流角的变化及其出口处的动量,得到的稳态液动力误差较大,且方向始终指向阀口打开的方向。     

节流槽型阀口噪声特性试验研究

运用压力分布测量、噪声测试、流场仿真及理论分析对典型节流槽的噪声特性进行了研究。压力分布测量结果与流场仿真吻合良好,在大量试验的基础上揭示了节流槽的噪声特性规律。研究发现节流槽型阀口噪声与流场压力分布特征密切关联,噪声主要取决于节流槽形状、流动方向及背压大小,渐扩形节流槽容易出现啸叫,而具有等截面流道的节流槽噪声较低。此项研究对于具有节流槽液压元件的噪声控制具有重要的理论价值和工程实用价值。     

基于压力分布模式的液压阀空化噪声评价

比较Oshima和Ichikawa由液压锥阀实验所得空化噪声变化和阀座上的压力分布曲线,提出基于压力分布模式评价液压锥阀空化噪声的方法。对实验所用液压锥阀进行CFD解析,得到阀座上的压力分布曲线,与实验所得噪声曲线相比较,找到评价节流口噪声的3种压力分布模式。对带V形节流口的液压滑阀流入和流出两种流动状态进行CFD解析,验证了压力分布模式评价方法在滑阀空化噪声评价中的可行性。     

非全周开口滑阀稳态液动力研究

非全周开口滑阀是液压阀的基本结构形式之一,其阀口是在阀芯凸肩圆周上均布若干不同形状的节流槽,用于获得不同流量控制特性。随着阀口开度变化,阀口节流面的位置、形状和射流角都会随之变化,因而传统理论计算方法无法准确计算压力流量、液动力特性等。采用计算流体动力学(CFD)方法,针对两种典型节流槽形式的滑阀进行了三维流场仿真分析研究,获得了不同流动方向下阀口全行程压力流量和液动力特性,并与试验测量结果进行了比较,两者吻合良好;分析比较了流场计算和理论公式计算结果。研究发现在特定的阀口开度范围内,液动力会使阀口趋于开大。此项研究对于非全周开口滑阀压力流量、液动力等性能预测以及减小阀驱动力具有重要意义。     

液压阀内高速流场仿真与实验分析

利用湍流模型及计算流体动力学(CFD)技术对液压阀流场内部流动情况进行了数值模拟,针对阀口附近压力梯度大、速度突变的特点,通过对该区的流体速度、压力分布及气穴噪声情况进行分析,结果得到了实验验证。发现由于流线转折和流体脱离而产生的低压区以及旋涡流动是阀内气穴(噪声)产生的根本原因。该研究对于建立基于流场仿真预测阀口气穴的方法,以及对液压元件的设计和气蚀、噪声控制都具有重要的参考价值。     

非全周开口滑阀的流场特性及其优化

针对滑阀液动力的优化问题,对非全周开口、内流式滑阀流场特性进行了研究,对其阀套结构进行了优化。首先,采用两相流模型,利用动网格技术、UDF功能模拟了阀芯的运动状态,通过仿真计算了阀芯运动状态下的瞬态流场,同时分析了阀芯静止时的稳态流场;然后,研究了滑阀阀芯的运动速度、流量变化、阀口开度对液动力的影响;最后,提出了一种把阀套进油孔由直孔改为斜孔的方法来优化滑阀的液动力,并对不同倾斜角和阀口开度时的滑阀液动力进行了比较。研究结果表明：相较于瞬态液动力,滑阀的稳态液动力更大;在阀芯运动速度快、流量大,且阀口开度小于0.5 mm时,滑阀的瞬态液动力比较大,因而其影响也不可忽视;优化后的阀套结构可以有效减小液动力,倾斜角在15°～20°范围内时其优化效果最好;该研究结果可为滑阀结构的优化设计提供有益的参考。     

基于CFD的水液压滑阀全周阀口稳态液动力研究

滑阀由于其结构简单便于实现液压系统油路的通断、换向、节流等功能,广泛应用于各类液压系统中,而滑阀工作时阀口处所产生的液动力会影响其控制精度和所需驱动力的大小。采用计算机数值仿真技术,系统研究了采用水作为工作介质的全周阀口液动力的特性,并分析了全周阀口水液压滑阀流场的压力、速度等方面的情况。     

液压滑阀流动特性分析

为研究液压滑阀的流动性能,采用计算流体动力学(CFD)方法,应用Fluent软件,对不同开口量的滑阀进行仿真,得到阀内流体的速度、压力分布图、流量特性曲线及滑阀稳态液动力。结果表明:流体流经滑阀阀口时,射流角随阀开口量变化,存在附壁流和自由流两种流动状态;阀口流量系数不是常数,在附壁流与自由流状态切换位置,流量系数发生突变,使阀的流量特性变差;稳态液动力随开口量增加而增大,但在自由流和附壁流状态下变化规律不同。研究结果为不同结构形式滑阀的优化设计及试验提供了理论依据。同时将可视化的仿真结果应用到理论教学中,拓宽了现有的教学方式,加强了教学与工程应用之间的有机结合。     

基于FLUENT的滑阀液动力研究及结构分析

液动力是设计、分析液压控制阀及液压系统考虑的重要因素之一。文中采用理论推导与CFD结合的方法,利用流体分析软件FLUENT进行不同开口度下的仿真实验,仿真研究了不同开口度以及不同边界条件的滑阀阀内的流场,分析了出口节流滑阀阀芯所受的最大液动力,并提出了优化方法。所进行的研究工作对于系统建模分析和滑阀液动力的补偿研究提供了依据。     

滑阀液动力研究及结构分析

液动力是设计、分析液压控制阀及液压系统考虑的重要因素之一。该文采用理论推导与CFD结合的方法,利用流体分析软件FLUENT进行不同开口度下的仿真实验,仿真研究了不同开口度以及不同边界条件的滑阀阀内的流场,分析了出口节流滑阀阀芯所受的最大液动力,并提出了优化方法。所进行的研究工作对于系统建模分析和滑阀液动力的补偿研究提供了依据。     

阀口高速流动中的气穴观测与流场分析

通过高速摄像和压力分布测量等方法从实验和仿真两方面对节流槽内高速流动中的气穴现象进行了研究，并建立了槽内流动模型。研究发现，节流槽内由于高速流动和流体脱离而产生的低压区是造成气泡流产生的根本原因，压力分布对气穴与噪声特性有直接的影响，节流槽结构通过压力分布决定了气泡的尺度大小和成长过程。该研究对于建立基于流场仿真预测阀口气穴的方法，以及对液压元件的噪声控制具有重要价值。     

考虑阀芯阀套径向间隙的对称均等负开口液压滑阀压力特性分析

考虑阀芯与阀套之间的径向间隙,建立具有对称均等负开口量的液压滑阀压力特性数学模型,得到了负开口滑阀的压力特性曲线族及其基本特征,分析了径向间隙和负开口量对滑阀压力特性的影响。结果表明：具有负开口量的液压滑阀的压力特性曲线在阀芯位移等于负开口量处存在拐点,在拐点前假设为层流流动,因此负载压力随阀位移变化曲线是线性的,在拐点后为紊流流动,因此负载压力与阀位移成非线性关系;负开口滑阀可弥补阀芯阀套径向间隙的泄漏量,其压力增益随着负开口量的增加而降低;所建立的数学模型,可为电液伺服阀、高端比例阀以及多路滑阀的研制和分析提供技术支撑。     

基于Fluent软件的内流式液压锥阀液动力分析

文中主要介绍利用计算流体力学的基本方程对内流式液压锥阀流场解析,然后对锥阀阀芯受力面的压力积分获得液动力,从而观测内流式锥阀液动力的大小和方向,这样就可以看出内外流式液压锥阀液动力的差异.     

液压比例阀阀芯V形槽口的CFD解析

带V形槽口的滑阀阀芯在比例阀中应用非常广泛,槽口结构对阀开启过程中的比例特性和作用在阀芯上的液动力影响很大.运用CFD解析方法对带V形槽口的液压滑阀阀腔内的流场进行求解,得到不同开口度对应的流量和液动力.分析解析结果可知:应该用稳态计算求解通过阀口的流量和作用在阀芯上的稳态液动力,用移动网格技术结合瞬态计算求解瞬态液动力.     

平衡阀内气穴现象的研究

针对平衡阀内的气穴流动，采用半剖平衡阀模型，运用流动可视化实验装置观察了平衡阀阀口附近气穴的发生状态。并将RNGk－ε湍流模式与多相流技术相结合，应用于平衡阀阀口气空流场的数值模拟。计算了二维对称气穴流场的速度、压力及气体体积比分布，获得了气穴流场的分布信息，与实验结果比较，吻合良好，表明RNGk－ε湍流模型能有效地描述平衡阀等液压元件的阀口气穴流动。     

关于内流式锥阀稳态液动力方向的探讨——与有关液压传动教科书作者们商榷

多本液压传动教科书认为内流式锥阀的稳态液动力是使阀芯打开方向。作者用伯努利方程压力能与动能转换的原理和动量定理进行分析，认为内流式锥阀的稳态液动力与外流式锥阀以及滑阀一样，也是使阀芯关闭方向。     

多路阀结构设计与改进

针对工程实际中多路阀滑阀稳态液动力过大造成稳定性降低且难以准确测量其大小的问题,采用CFD方法,运用Fluent软件对多路阀内部流场进行了仿真模拟,研究不同开度和压力下的稳态液动力特性规律,并通过试验验证仿真的准确性。通过分析压力和流量云图,以降低稳态液动力的峰值及平均值为目标,提出对阀芯结构增设环形凸台的改进方案。通过流场仿真,采用拟合方式对比改进前后液动力大小,发现环形凸台有效降低了液动力峰值40.7%以及整体液动力28.8%。对改进后的阀芯进行试验,仿真与试验相对比误差为7.05%,达到工程实际要求,显著提高了多路阀控制系统的性能和稳定性。     

液压换向滑阀内部结构的健壮性设计

为了优化液压滑阀可控因子以降低滑阀开启或关闭时操纵性能对噪声因子的敏感性,提高液压滑阀工作时的可控性与稳定性,提出了液压滑阀健壮性设计方法。利用计算流体动力学方法对液压滑阀开启或关闭时内部流体的动态特性进行了仿真模拟,分析了滑阀内部流道结构参数、阀芯运动速度、滑阀进油口与出油口压差对瞬态液动力的影响,并借助于试验设计和响应面函数方法,获得了滑阀瞬态液动力与各参数的定量化关系。最后以滑阀内部流道结构参数为设计变量,阀芯运动速度和滑阀进出油口压差为不可控的噪声因子,以仿真中液压换向滑阀瞬态液动力服从正态分布且方差最小为目标,对滑阀进行了健壮性设计,设计结果表明,通过对结构参数进行优化设计可明显降低噪声因子对滑阀瞬态液动力的影响。     

液压滑阀阀芯温度场的流-固-热耦合研究

针对液压滑阀在中高压系统的使用过程中,黏性热效应使得油流温升显著,阀芯受热膨胀而出现磨损甚至卡紧,导致液压滑阀失效的现象,建立了液压滑阀的计算流体力学三维模型,从不同开口度、不同槽口深度和宽度三方面进行流场和温度场的耦合分析,得到液压滑阀的最高流速和最高温度大小和区域的分布情况,以及阀芯和阀套的径向变形量,为液压滑阀卡紧机理分析提供了强有力的支撑和参考。