【正文】 針對一般的液壓閥類元件內(nèi)部流場所作的數(shù)值模擬與仿真研究，國內(nèi)外學(xué)者對液壓閥的內(nèi)部流場及特性己經(jīng)進(jìn)行了大量的研究工作，對進(jìn)一步發(fā)展和完善液壓閥的性能等提供了有力的理論基礎(chǔ)。指出滑閥在流量很大，壓差很大時，閥內(nèi)部的流動區(qū)域可能形成汽化，當(dāng)氣泡破裂時對閥體和閥芯表面形成氣蝕。 浙江大學(xué)的王林翔采用湍流模型的kε兩方程模型和有限容積法，對滑閥閥道內(nèi)的流體流動進(jìn)行了數(shù)值分析。例如，壓差對節(jié)流閥的流量的影響、溫度對節(jié)流閥的流量的影響、節(jié)流閥節(jié)流口的堵塞、節(jié)流閥節(jié)流口的空穴現(xiàn)象以及節(jié)流閥的閥口漏油現(xiàn)象和節(jié)流閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)改進(jìn)等問題。 液壓閥對流體的控制是通過內(nèi)部流體的流動來實現(xiàn)對執(zhí)行元件動作的控制，是以流體在閥中流功的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)規(guī)律為基礎(chǔ)的，所以應(yīng)當(dāng)深入研究閥內(nèi)流體的流動狀況以及流體與閥的固體部件之間的動力學(xué)聯(lián)系，以提高閥的性能。對于閥瞬態(tài)液動力的研究工作較少，而且未見統(tǒng)一的理論計算公式。 參數(shù)化建模，可方便地修改機(jī) 構(gòu) 參數(shù)，如開口度變化，流道性狀， 閥結(jié)構(gòu)等變化，建模簡單，快捷。同時，在現(xiàn)代先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)支持下，我們也對單向節(jié)流閥的發(fā)展提出了各種良好期望與憧憬。 單向節(jié)流閥研究所面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)：1. 腐蝕和腐蝕磨損問題由于介質(zhì)有較強(qiáng)的腐蝕性，因此節(jié)流閥所用材料應(yīng)具有較強(qiáng)的耐腐蝕性能。相同條件下空氣在水中的溶解度約為液壓油的2O倍，而水的汽化壓力(50℃ 時12kPa)比液壓油(50℃)高1O倍，因此水壓控制閥中起主導(dǎo)作用的是汽化氣蝕。因此節(jié)流閥的振動、噪聲對單向節(jié)流閥的工作性能、可靠性和使用壽命都有很大影響。與單級閥口的氣穴系數(shù)δ相比， 、分別因出口壓力提高和入口壓力降低而減小。對外流式錐閥，當(dāng)錐角較小時，由于流體收縮小，出口壓力較高，因而不易出現(xiàn)氣穴現(xiàn)象。 泄漏、拉絲侵蝕問題的解決措施本次設(shè)計在結(jié)構(gòu)上采取了以下措施：(1) 在主閥心 與主閥套之間加組合密封件增加密封件后,主閥心上的摩擦力增加,對閥的靜態(tài)性能稍有影響,但可減小泄漏,并防止拉絲侵蝕的破壞。(4) 通過閥口的高速液流與周圍液體之間產(chǎn)生剪切流、渦流而發(fā)出噪聲。使用這套簡單易學(xué)的工具，機(jī)械設(shè)計工程師能快速地按照其設(shè)計思想繪制出草圖，嘗試運(yùn)用特征與尺寸，及制作模型和詳細(xì)的工程圖。 （7）單擊主菜單欄上的工具、選項，顯示可用的系統(tǒng)選項和文件屬性標(biāo)簽?！　olid Works一共只有60多個命令，其余所有命令與Windows命令是相同的；下拉菜單一般只有二層，（三層的不超過5個）；圖形菜單設(shè)計簡單明快，非常形象化，一看即知。Solid Works與IDEAS、ANSYS、Pro/Engineer、AutoCAD等之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換均非常成功、流暢。本人先是根據(jù)前人的設(shè)計經(jīng)驗，把節(jié)流閥的內(nèi)部工作原理模型進(jìn)行分析，在它的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，從而得到結(jié)構(gòu)和內(nèi)部流道優(yōu)化過的，各項性能都比較好的單向節(jié)流閥的模型。把這些積分或者微分用離散的代數(shù)形式代替，使得積分或微分的形式變?yōu)榉匠袒蚍匠探M，然后借助于電子計算機(jī)來求解方程或方程組，從而得到流場在離散的時間或空間上的數(shù)值解。模擬的目的就是對流場做出預(yù)測和獲得知識，理論地預(yù)測出自于數(shù)學(xué)模型的結(jié)果，而不是出自于一個實際的物理模型的結(jié)果。 作為研究工具，計算流體力學(xué)具有其獨特的優(yōu)點。另外，計算流體力學(xué)可以方便靈活地改變初始條件、邊界條件以及幾何邊界條件，并且可直接獲取基本方程的解，可以獲得整個流場中任意一點處的詳細(xì)情況，給出流場包括力，速度，密度，溫度等所有詳盡的數(shù)據(jù)，能方便的識別一些關(guān)鍵參數(shù)的影響和探索力學(xué)現(xiàn)象相互作用的結(jié)果和規(guī)律，研究流動機(jī)理很方便。 (3) 進(jìn)行計算 這部分工作包括計算網(wǎng)格劃分、初始條件和邊界條件的輸入和控制參數(shù)的設(shè)定等。 Fluent 程序的結(jié)構(gòu) Fluent 程序軟件包主要由以下幾個部分組成： (1) Gambit —用于建立幾何結(jié)構(gòu)和網(wǎng)格的生成。結(jié)合具體計算，還可生成混合網(wǎng)格，其自適應(yīng)功能，有三角形和四面體的等角適應(yīng)網(wǎng)格、懸掛節(jié)點適應(yīng)網(wǎng)格功能，能對網(wǎng)格進(jìn)行細(xì)分或粗化，或生成不連續(xù)網(wǎng)格、可變網(wǎng)格和滑動網(wǎng)格。這些工具可以讓用戶得到通過邊界的物質(zhì)質(zhì)量流率和熱量傳遞速率，在邊界處的作用力以及動量值，還可以得到在一個面上或者在一個體中的面積、積分、流率、平均值和質(zhì)量平均值(其它童)。⑸ 對流換熱問題。在計算流體力學(xué)中，研究流體運(yùn)動規(guī)律的手段是采用數(shù)值計算方法，求解描述流體運(yùn)動基本規(guī)律的數(shù)學(xué)方程，以數(shù)值模擬的結(jié)果為依據(jù)研究流體運(yùn)動的物理特征。有限體積法從積分區(qū)域的選取方法看來，屬于加權(quán)余量法中的子區(qū)域法。控制體定義存在多種選擇。所以有限差分法，只有在網(wǎng)格極其細(xì)密時，離散方程才滿足積分守恒。有限差分法數(shù)值求解問題時，首先要求在求解域內(nèi)，以差分網(wǎng)格或差分節(jié)點將連續(xù)的求解域化為有限的離散點集。有限差分法的基本思想是以差商代替微分方程，對微分方程問題離散化，用包含有限多個未知量的差分方程去近似代替微分方程，將微分方程問題轉(zhuǎn)化為代數(shù)問題，最后求得微分方程問題離散點的數(shù)值解。逼近是在各單元中選擇合適的近似函數(shù)去代替求解函數(shù)。這些節(jié)點參數(shù)值就是節(jié)點上的解，進(jìn)而山近似函數(shù)表達(dá)式可求得各單元任意點的近似解。將網(wǎng)格劃分好了之后，設(shè)置流道的入流口和出流口。不考慮液壓油重力的影響，流體在閥內(nèi)無熱傳導(dǎo)現(xiàn)象。下圖為節(jié)流口開口寬度為4mm時進(jìn)油口液體速度矢量圖：圖47 節(jié)流口開口寬度為4mm時進(jìn)油口油液速度矢量圖如上圖示，油液從進(jìn)流口處進(jìn)入節(jié)流閥內(nèi)部時，油液流速平穩(wěn)，大小分布均勻，所以進(jìn)油口處速度比較平穩(wěn)。本文的主要結(jié)論是: 1. 驗證了用FLUEMT軟件對節(jié)流閥內(nèi)部流場的流動特性和力特性分布的可行性。阻尼孔越大的時候，節(jié)流口兩端的壓力變化越小。參考文獻(xiàn)[1] 高紅，傅新，楊華勇，球閥閥口氣穴流場的數(shù)值模擬與實驗研究，中國機(jī)械工程，2003, 14 (4), 338340[2] 韓占忠，王敬，蘭小平，F(xiàn)luent流體工程仿真計算實例與應(yīng)用，北京理工大學(xué)出版社，2005, 1921[3] 齊鄂榮，曾玉紅，工程流體力學(xué)，武漢大學(xué)出版社，2005, 8585[4] 傅德熏，馬延文，計算流體力學(xué)，高等教育出版社，2002,18, 3557[5] 章梓雄， 1998[6] 王益群，張偉，流體傳動及控制技術(shù)的評述，2003, 39 (10), 9599[7] 趙學(xué)端，1998[8] ，1993[9] 黎保新，電磁換向閥的新進(jìn)展，機(jī)床與液壓，1995 (4), 237240[10] 王祖安，高水基液壓液的發(fā)展及特點，潤滑油，1996, 110), 5658[11] 袁子榮，楊宗正，陳智勇，高水基介質(zhì)液壓調(diào)速回路的特性研究，昆明工學(xué)院學(xué)報，1992, 17(2)，8287[12] 黃人豪，蹼鳳根，液壓控制技術(shù)回顧與展望，液壓氣動與密封，2002 (6), 19[13] 王殿楹，高水基電磁先導(dǎo)閥的研究，重型機(jī)械，1996(5),914[14] ,Spray characteristics of a liquidliquid coaxial swirl atomizer at different mass flow rates, EI 592604 [15] Tetsuhiro Tsukiji，F(xiàn)low analysis in oil hydraulic valve using vortex method, 6772[16] ,Comprehensive Fuel Nozzle Model,AIAA 943278[17] M. 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