【正文】 標(biāo)的建立，邊界條件的處理等。對(duì)二維流動(dòng)，可以生成三角形和矩形網(wǎng)格 。 ⑶ 無(wú)黏流、層流和紊流問(wèn)題。此后，隨著非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的普及和通量算法的改進(jìn)，在有限體積法的實(shí)現(xiàn)上有很大的豐富和提高，在計(jì)算流體力學(xué)中廣泛應(yīng)用，十分成功。有限體積法也只是需要因變量的節(jié)點(diǎn)值，不考慮因變量在網(wǎng)格點(diǎn)之間的變化，利用插值函數(shù)只是用來(lái)計(jì)算控制體積的積分，得到離散方程，這點(diǎn)與有限差分法相似。最后一步就是求解代數(shù)方程的問(wèn)題。然后在滿足微分方程和相應(yīng)的邊界條件下，對(duì)全部子域進(jìn)行積分，總體合成，并建立有限元方程組。 開啟 Fluent 軟件，將上一步保存的 Mesh 文件導(dǎo)入并設(shè)置一定的邊界條件等，單向節(jié)流閥的進(jìn)、出油口直徑均為 10mm，設(shè)置其進(jìn)流口壓力為 2Mpa,出流口壓力為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，將運(yùn)算迭代次數(shù)設(shè)置為 200 次，進(jìn)行迭代分析運(yùn)算。有限元法求解問(wèn)題時(shí)，將需要求解問(wèn)題的區(qū)域進(jìn)行離散化，即將求解城劃分為許多幾何形狀簡(jiǎn)單規(guī)則的單元子域。在此要選擇一個(gè)合適的差分格式對(duì)微分差分化。將待解微分方程 (控制方程 )對(duì)每一個(gè)控制體積積分，從而得出一組離散方程。目前廣泛使用的計(jì)算方法是 :有限差分法，有限體積法、有限元法和譜方法。用戶也能打印或者存 儲(chǔ)一個(gè)包括當(dāng)前 case中的模型設(shè)定、邊界條件和求解設(shè)定等情況的摘要報(bào)告。 (3) PrePDF — 用于模擬燃燒過(guò)程。過(guò)去計(jì)算流體力學(xué)只是研究和發(fā)展部門的專家使用的工具，現(xiàn)在計(jì)算流體力學(xué)技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和設(shè)計(jì)部門。在流體力學(xué)基本方程中的微分和積分項(xiàng)中包括時(shí)間、空間變量以及物理變量。下面將把單向節(jié)流閥的內(nèi)部簡(jiǎn)化型腔和閥芯給大家介紹一下。動(dòng)態(tài)引導(dǎo)具有智能化，一般情況下無(wú)須用戶去修改。 （ 2） 通常， 您從繪制草圖開始，然后生成基體特征，并在模型上添加更多的特征。 (2) 閥口處選擇合適硬度的材料配對(duì) 材料的硬度越高 ,抗拉絲侵蝕的能力越強(qiáng)。 圖 22 兩級(jí)錐閥式節(jié)流閥口 在本次設(shè)計(jì)中，單向節(jié)流閥在解決氣蝕問(wèn)題方面，主要采取了以下措施： 在液壓系統(tǒng)中的任何地方，只要壓力低于空氣分離壓，就會(huì)發(fā)生空穴現(xiàn)象。當(dāng)閥的工作壓力較高時(shí)，主閥口和先導(dǎo)閥口將在較大的壓差下工作，使閥口流速很高，極易發(fā)生汽化氣蝕。 單向節(jié)流閥的工作原理如下： 圖 21 單向節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)原理圖 假設(shè)外界（液壓泵或者液壓閥）輸出的液壓油 從通口 Pj1 流入，產(chǎn)生的油壓力作用在閥芯左端面，克服復(fù)位彈簧作用在閥芯上的阻力，推動(dòng)閥芯向右移動(dòng)，打開節(jié)流閥閥口，油液通過(guò)徑向孔從通口 Pj2 流出。應(yīng)用流場(chǎng)數(shù)值模擬及可視化方法進(jìn)行分析，要研究清楚節(jié)流閥流場(chǎng)的流動(dòng)特性和力特性及其影響因素，確定出該閥所受穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力的 大小，漩渦和脫流附壁現(xiàn)象產(chǎn)生的區(qū)域，找出閥結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)，以分析閥的性能，并為此類節(jié)流閥的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供可靠的理論依據(jù)。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，研究人員逐漸開發(fā)了一系列的流體分析軟件，應(yīng)用 CFD方法，采用 Fluent流體軟件及 ANSYS有限元分析軟件，對(duì)單向節(jié)流閥進(jìn)行了結(jié)構(gòu)應(yīng)力及壓差流量等各方面模擬分析，對(duì)實(shí)際上液壓元件的運(yùn)行進(jìn)行了精確的計(jì)算分析，掌握了很多液壓元件的運(yùn)行仿真與優(yōu)化設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)改進(jìn)等資料。文中給出閥內(nèi)流場(chǎng)的壓力分布，速度分布和氣體體積分布圖。發(fā)現(xiàn)閥口壓力最低區(qū)出現(xiàn)在節(jié)流邊附近，由于流束轉(zhuǎn)折和流體脫離而產(chǎn)生。 節(jié)流閥的壓力和溫度補(bǔ)償 普通節(jié)流閥由于剛性差，在節(jié)流開口一定的條件下通過(guò)它的工作流量受工作負(fù)載（亦即其出口壓力）變化的影響，不能保持執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度的穩(wěn)定，因此只適用于工作負(fù)載變化不大和速度穩(wěn)定性要求不高的場(chǎng)合，由于負(fù)載的變化很難避免，為了改善調(diào)速系統(tǒng)的性能，通常是對(duì)節(jié)流閥進(jìn)行壓力補(bǔ)償，即采取措施使安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 6 節(jié)流閥前后壓力差在負(fù)載變化時(shí)始終保持不變。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 5 偏心槽式節(jié)流口，其性能與針式節(jié)流口相同，但容易制造，其缺點(diǎn)是閥芯上的徑向力不平衡，旋轉(zhuǎn)閥芯時(shí)較為費(fèi)勁，一般用于壓力較低、流量較大和流量穩(wěn)定性要求不高的場(chǎng)合。節(jié)流閥和單向節(jié)流閥是簡(jiǎn)易的流量控制閥。 附錄二：畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 ........................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 振動(dòng)、噪聲和工作穩(wěn) 定性問(wèn)題的解決措施 ............. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 06 城建機(jī)械 2 班 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 課 題 節(jié)流閥內(nèi)部流場(chǎng)數(shù)值模擬分析 指導(dǎo)教師 2021 年 5 月 28 日 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） I 摘 要 單向節(jié)流閥是流體傳動(dòng)與控制技術(shù)中重要的基礎(chǔ)元件，節(jié)流閥內(nèi)部的流場(chǎng)特性直接影響節(jié)流閥的性能。 本章設(shè)計(jì)結(jié)果 .................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 1 第一章 緒論 引言： 社會(huì)的發(fā)展，要求人類賴以生存的環(huán)境是一個(gè)安全、無(wú)污染、高度文明的、美好的環(huán)境。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 3 在定量泵液壓系統(tǒng)中，節(jié)流閥和溢流閥配合，可組成三種節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，即進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)、回油路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)和旁路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)。 軸向三角槽式節(jié)流口，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，水力直徑中等，可得到較小的穩(wěn)定流量，且調(diào)節(jié)范圍較大，但節(jié)流通道有一定長(zhǎng)度，油溫變化對(duì)流量有一定影響，目前被廣泛應(yīng)用。節(jié)流閥的壓力補(bǔ)償有兩種方式：一 種是將定差減壓閥與節(jié)流閥串聯(lián)起來(lái)，組合成調(diào)速閥；另一種是將穩(wěn)壓溢流閥并聯(lián)起來(lái)，組成溢流節(jié)流閥。背壓對(duì)閥腔內(nèi)壓力分布有著直接的影響，同時(shí)決定了腔內(nèi)氣泡形態(tài)與噪聲聲級(jí)的大小。這對(duì)優(yōu)化滑閥的閥腔結(jié)構(gòu)，阻止氣蝕現(xiàn)象的發(fā)生有一定的指導(dǎo)意義。因此，各種更先進(jìn)的、更節(jié)能的、更優(yōu)化的液壓控制元件業(yè)相繼問(wèn) 世，給現(xiàn)代的工業(yè)發(fā)展提供了更好的動(dòng)力。這對(duì)于降低安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 10 實(shí)驗(yàn)研究費(fèi)用，縮短前期研發(fā)周期，加快高水基技術(shù)發(fā)展的進(jìn)程，對(duì)于提高閥的使用壽命和工作性能，提高閥的通流能力，減小泄漏和壓力損失，改善加工工藝設(shè)計(jì)，解決節(jié)流閥存在的一些主要問(wèn)題等都有一定的指導(dǎo)意義 。油液從通口 Pj1 流到通口 Pj2的過(guò)程中，油液不節(jié)流，可以自由流通，此時(shí)單向節(jié)流閥主要起單向閥作用。 3. 拉絲侵蝕和泄漏問(wèn)題 在單向節(jié)流閥中，高速流體會(huì)對(duì)配合面產(chǎn)生很強(qiáng)的沖刷作用，久而久之會(huì)在零件表面形成一條條絲狀凹槽，這種現(xiàn)象稱為拉絲侵蝕。為了防止空穴現(xiàn)象的發(fā)生，就是要防止液壓系統(tǒng)中的壓力過(guò)度降低。因此 ,一方面 ,盡可能提高閥心硬度 ,并使閥心與閥座的硬度差不低于 HRC15；另一方面 ,設(shè)計(jì)時(shí)使閥口所受比壓在安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 16 密封必須的比壓與材料的許用比壓之間。（您還可以從輸入的曲面或幾何實(shí)體開始。特征樹獨(dú)具特色，實(shí)體及光源均可在特征樹中找到，操作特征非常方便。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 20 3. 2 .2 單向節(jié)流閥的內(nèi)部空型腔實(shí)體建模 下圖為簡(jiǎn)化后的單向節(jié)流閥的內(nèi)部型腔流道模型 圖 31 單向節(jié)流閥內(nèi)部型腔流道模型效果圖 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 21 單向節(jié)流閥內(nèi)部閥芯簡(jiǎn)化實(shí)體建模 下圖為簡(jiǎn)化后的單向節(jié)流閥內(nèi)部閥芯模型 圖 33 單向節(jié)流閥內(nèi) 部閥芯簡(jiǎn)化模型效果圖 本章小結(jié) 本章主要是利用三維軟件對(duì)單向節(jié)流閥的內(nèi)部型腔和內(nèi)部閥芯進(jìn)行實(shí)體建模。要把這些積分或者微分項(xiàng)用離散的代數(shù)形式代替，必須把時(shí)空變量和物理變量離散化。 采用 CFD 的方法對(duì)流體流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬，通常包括以下步驟 : (1) 建立反映工程問(wèn)題或物理問(wèn)題本質(zhì)的數(shù)學(xué)模型 具體地說(shuō)就是要建立反映問(wèn)題各個(gè)量之間關(guān)系的微分方程及相應(yīng)定解條件，這是數(shù)值模擬的出發(fā)點(diǎn)。 (4) TGrid — 用于從現(xiàn)有的邊界網(wǎng)格生成體網(wǎng)格。 Fluent 具有很大的靈活性與能力，可以使用它的 UDF 功能滿足特殊要求。 ⑴ 有限體積法： 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 26 有限體積法由 McDbnald 在 1971 年首次用于求解二維歐拉方程， 1972 年被Patankar 等用于 SIMPLE 算法，計(jì)算恒定不可壓流。其中的未知數(shù)就足網(wǎng)格點(diǎn)上的因變量。采用有限差分法求解微分方程所得的數(shù)值解是定解域內(nèi)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上的數(shù)值離散解。參考直接解法的逼近方式，在單元內(nèi)用一個(gè)比較簡(jiǎn)單的解析函數(shù)來(lái)逼近微分方程的解。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 30 導(dǎo)入 Fluent 軟件中進(jìn)行分析，其整體壓力的沿程分布如下圖 42 示： 圖 42 Fluent 軟件分析內(nèi)部流道壓力沿程分布圖 從上圖 42 可以看出，進(jìn)流口位置顏色呈現(xiàn)橙色，其壓力值在 +06Pa到 +06Pa 之間。這樣，每個(gè)單元只要有適當(dāng)數(shù)量的節(jié) 點(diǎn)參數(shù)值，就可滿足對(duì)插值函數(shù)的光滑性和精度的要求。所構(gòu)成的差分格式必須是相容的和穩(wěn)定的。將其代入微分方程可得到離散的代數(shù)方程，其中的未知數(shù)就是網(wǎng)格點(diǎn)上的因變量的數(shù)值。 1977 年 Jamson 開始應(yīng)用于氣流計(jì)算。 ⑵ 穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)流動(dòng)。 通常使用 Gambit 專用前處理器進(jìn)行網(wǎng)格的劃分。 (2) 尋求高效率、高精確度的計(jì)算方法 即建立針對(duì)控制方程的數(shù)值離散化方法，如有限差分法、有限元法、有限體積法等。所謂數(shù)值解就是在這些離散點(diǎn)或控制體中流動(dòng)物理變量的某種分布，它們對(duì)應(yīng)著的流體力學(xué)方程的用數(shù)值 表示的近似解。在建模過(guò)程中，我不斷地嘗試各種節(jié)流口形式的建模，并選取了最優(yōu)化的建模方法，從而更利于接下來(lái)的流體分析，也只有把單向節(jié)流閥的內(nèi)部流道進(jìn)行簡(jiǎn)化后，才可能更精確地對(duì)其內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行分析。實(shí)體的建模和裝配完全符合自然的三維世界。 （ 4） 由于零件、裝配體及工程圖的相關(guān)性，所以當(dāng)其中一個(gè)視圖改變時(shí)，其它兩個(gè)視圖也自動(dòng)相應(yīng)改變。歸納而言，節(jié)流閥產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲的原因主要有以下幾個(gè)方面： (1) 節(jié)流閥閥開啟時(shí) ,由于穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力的側(cè)向分力不平衡產(chǎn)生振動(dòng) ,其主要原因有：① 閥座孔不圓度誤差，使節(jié)流閥心與閥座接觸不良，周向通流面積不一致，引起閥心偏振；② 彈簧加工時(shí)端面不平，或彈簧與彈簧座裝配間隙設(shè)計(jì)不當(dāng)，使彈簧力偏離閥心中心線，導(dǎo)致閥心偏振。為減弱氣蝕，單向節(jié)流閥安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 15 閥口在結(jié)構(gòu)上 主要有以下特點(diǎn)：① 主閥芯采用帶圓弧的平端錐閥結(jié)構(gòu)。主閥口 、節(jié)流閥口及主閥芯導(dǎo)向面處都是易產(chǎn)生泄漏和拉絲侵蝕的部位。此時(shí)，油液經(jīng)過(guò)閥芯上的三角槽和孔道，從通道口 Pj1 流出。 本文的研究?jī)?nèi)容 對(duì)液壓元件內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，本課題中使用 CFD 軟件來(lái)進(jìn)行仿 真研究。 選題的目的和意義 20 世紀(jì)是流體傳動(dòng)與控制技術(shù)逐步走向成熟的時(shí)代。通過(guò)數(shù)值計(jì)算和可視化研究可以較容易獲得在理論上很難計(jì)算的滑閥閥芯所受的液動(dòng)力。另外，在閥內(nèi)流道設(shè)計(jì)時(shí)，可通過(guò)結(jié)構(gòu)與參安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 7 數(shù)的優(yōu)化，縮小低壓區(qū)，以控制氣穴的初生與發(fā)展。 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)節(jié)流閥的主要要求有： 1）有較大的流量調(diào)節(jié)范圍，且流量調(diào)節(jié)要均勻； 2）當(dāng)閥前、后壓力差發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)閥的流量變化要小，一保證負(fù)載運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定； 3）油溫變化對(duì)通過(guò)閥的流量影響要小； 4）油液通過(guò)安全閥時(shí)的壓力損失要?。?5）當(dāng)閥口關(guān)閉時(shí)閥的泄露量要小。閥口做成薄刃形，通道短， 水力直徑大，不易堵塞，油溫對(duì)流量影響小，因此其性能接近于薄壁小孔，適用于低壓小流量的場(chǎng)合。 按照其功用，具有節(jié)流功能的閥有節(jié)流閥、單向節(jié)流閥、精密節(jié)流閥、節(jié)流截止閥和單向節(jié)流截止閥等；按節(jié)流口的結(jié)構(gòu)形式，節(jié)流閥有針式、沉割槽式、偏心槽式、錐閥式、三角槽式、薄刃式等多種；按其調(diào)節(jié)功能，又可 將節(jié)流閥分為簡(jiǎn)式和可調(diào)式兩種。 自帕斯卡定理發(fā)明幾百年來(lái)，由于液壓具有防銹，潤(rùn)滑性好，粘度大的優(yōu)點(diǎn)，得以廣泛的應(yīng)用。 第三章 單向節(jié)流閥的建模 ....................................................................................... 18 三維建模 Solid works 簡(jiǎn)介 .............................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 本文按照實(shí)際使用中的