【正文】 標的建立，邊界條件的處理等。對二維流動，可以生成三角形和矩形網(wǎng)格 。 ⑶ 無黏流、層流和紊流問題。此后，隨著非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的普及和通量算法的改進，在有限體積法的實現(xiàn)上有很大的豐富和提高，在計算流體力學(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)點值，不考慮因變量在網(wǎng)格點之間的變化，利用插值函數(shù)只是用來計算控制體積的積分，得到離散方程，這點與有限差分法相似。最后一步就是求解代數(shù)方程的問題。然后在滿足微分方程和相應(yīng)的邊界條件下，對全部子域進行積分，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、出油口直徑均為 10mm，設(shè)置其進流口壓力為 2Mpa,出流口壓力為標準大氣壓，將運算迭代次數(shù)設(shè)置為 200 次，進行迭代分析運算。有限元法求解問題時，將需要求解問題的區(qū)域進行離散化，即將求解城劃分為許多幾何形狀簡單規(guī)則的單元子域。在此要選擇一個合適的差分格式對微分差分化。將待解微分方程 (控制方程 )對每一個控制體積積分，從而得出一組離散方程。目前廣泛使用的計算方法是 :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 儲一個包括當(dāng)前 case中的模型設(shè)定、邊界條件和求解設(shè)定等情況的摘要報告。 (3) PrePDF — 用于模擬燃燒過程。過去計算流體力學(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)計部門。在流體力學(xué)基本方程中的微分和積分項中包括時間、空間變量以及物理變量。下面將把單向節(jié)流閥的內(nèi)部簡化型腔和閥芯給大家介紹一下。動態(tài)引導(dǎo)具有智能化，一般情況下無須用戶去修改。 （ 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 材料的硬度越高 ,抗拉絲侵蝕的能力越強。 圖 22 兩級錐閥式節(jié)流閥口 在本次設(shè)計中，單向節(jié)流閥在解決氣蝕問題方面，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，就會發(fā)生空穴現(xiàn)象。當(dāng)閥的工作壓力較高時，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，推動閥芯向右移動，打開節(jié)流閥閥口，油液通過徑向孔從通口 Pj2 流出。應(yīng)用流場數(shù)值模擬及可視化方法進行分析，要研究清楚節(jié)流閥流場的流動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)計提供可靠的理論依據(jù)。隨著計算機科學(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，對單向節(jié)流閥進行了結(jié)構(gòu)應(yīng)力及壓差流量等各方面模擬分析，對實際上液壓元件的運行進行了精確的計算分析，掌握了很多液壓元件的運行仿真與優(yōu)化設(shè)計和結(jié)構(gòu)改進等資料。文中給出閥內(nèi)流場的壓力分布，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它的工作流量受工作負載（亦即其出口壓力）變化的影響，不能保持執(zhí)行元件運動速度的穩(wěn)定，因此只適用于工作負載變化不大和速度穩(wěn)定性要求不高的場合，由于負載的變化很難避免，為了改善調(diào)速系統(tǒng)的性能，通常是對節(jié)流閥進行壓力補償，即采取措施使安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè) 計（論文） 6 節(jié)流閥前后壓力差在負載變化時始終保持不變。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè) 計（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，其缺點是閥芯上的徑向力不平衡，旋轉(zhuǎn)閥芯時較為費勁，一般用于壓力較低、流量較大和流量穩(wěn)定性要求不高的場合。節(jié)流閥和單向節(jié)流閥是簡易的流量控制閥。 附錄二：畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 ........................................................... 錯誤 !未定義書簽。 振動、噪聲和工作穩(wěn) 定性問題的解決措施 ............. 錯誤 !未定義書簽。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 ) 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 06 城建機械 2 班 學(xué)生姓名 學(xué) 號 課 題 節(jié)流閥內(nèi)部流場數(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（論文） I 摘 要 單向節(jié)流閥是流體傳動與控制技術(shù)中重要的基礎(chǔ)元件，節(jié)流閥內(nèi)部的流場特性直接影響節(jié)流閥的性能。 本章設(shè)計結(jié)果 .................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè) 計（論文） 1 第一章 緒論 引言： 社會的發(fā)展，要求人類賴以生存的環(huán)境是一個安全、無污染、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（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)流通道有一定長度，油溫變化對流量有一定影響，目前被廣泛應(yīng)用。節(jié)流閥的壓力補償有兩種方式：一 種是將定差減壓閥與節(jié)流閥串聯(lián)起來，組合成調(diào)速閥；另一種是將穩(wěn)壓溢流閥并聯(lián)起來，組成溢流節(jié)流閥。背壓對閥腔內(nèi)壓力分布有著直接的影響，同時決定了腔內(nèi)氣泡形態(tài)與噪聲聲級的大小。這對優(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，各種更先進的、更節(jié)能的、更優(yōu)化的液壓控制元件業(yè)相繼問 世，給現(xiàn)代的工業(yè)發(fā)展提供了更好的動力。這對于降低安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè) 計（論文） 10 實驗研究費用，縮短前期研發(fā)周期，加快高水基技術(shù)發(fā)展的進程，對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，解決節(jié)流閥存在的一些主要問題等都有一定的指導(dǎo)意義 。油液從通口 Pj1 流到通口 Pj2的過程中，油液不節(jié)流，可以自由流通，此時單向節(jié)流閥主要起單向閥作用。 3. 拉絲侵蝕和泄漏問題 在單向節(jié)流閥中，高速流體會對配合面產(chǎn)生很強的沖刷作用，久而久之會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)計時使閥口所受比壓在安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè) 計（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體開始。特征樹獨具特色，實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（論文） 20 3. 2 .2 單向節(jié)流閥的內(nèi)部空型腔實體建模 下圖為簡化后的單向節(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（論文） 21 單向節(jié)流閥內(nèi)部閥芯簡化實體建模 下圖為簡化后的單向節(jié)流閥內(nèi)部閥芯模型 圖 33 單向節(jié)流閥內(nèi) 部閥芯簡化模型效果圖 本章小結(jié) 本章主要是利用三維軟件對單向節(jié)流閥的內(nèi)部型腔和內(nèi)部閥芯進行實體建模。要把這些積分或者微分項用離散的代數(shù)形式代替，必須把時空變量和物理變量離散化。 采用 CFD 的方法對流體流動進行數(shù)值模擬，通常包括以下步驟 : (1) 建立反映工程問題或物理問題本質(zhì)的數(shù)學(xué)模型 具體地說就是要建立反映問題各個量之間關(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。 (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（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，計算恒定不可壓流。其中的未知數(shù)就足網(wǎng)格點上的因變量。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)用一個比較簡單的解析函數(shù)來逼近微分方程的解。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè) 計（論文） 30 導(dǎo)入 Fluent 軟件中進行分析，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，每個單元只要有適當(dāng)數(shù)量的節(jié) 點參數(shù)值，就可滿足對插值函數(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)格點上的因變量的數(shù)值。 1977 年 Jamson 開始應(yīng)用于氣流計算。 ⑵ 穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)流動。 通常使用 Gambit 專用前處理器進行網(wǎng)格的劃分。 (2) 尋求高效率、高精確度的計算方法 即建立針對控制方程的數(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或控制體中流動物理變量的某種分布，它們對應(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，從而更利于接下來的流體分析，也只有把單向節(jié)流閥的內(nèi)部流道進行簡化后，才可能更精確地對其內(nèi)部流場進行分析。實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)其中一個視圖改變時，其它兩個視圖也自動相應(yīng)改變。歸納而言，節(jié)流閥產(chǎn)生振動和噪聲的原因主要有以下幾個方面： (1) 節(jié)流閥閥開啟時 ,由于穩(wěn)態(tài)液動力的側(cè)向分力不平衡產(chǎn)生振動 ,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 彈簧加工時端面不平，或彈簧與彈簧座裝配間隙設(shè)計不當(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（論文） 15 閥口在結(jié)構(gòu)上 主要有以下特點：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，油液經(jīng)過閥芯上的三角槽和孔道，從通道口 Pj1 流出。 本文的研究內(nèi)容 對液壓元件內(nèi)部流場進行數(shù)值模擬，本課題中使用 CFD 軟件來進行仿 真研究。 選題的目的和意義 20 世紀是流體傳動與控制技術(shù)逐步走向成熟的時代。通過數(shù)值計算和可視化研究可以較容易獲得在理論上很難計算的滑閥閥芯所受的液動力。另外，在閥內(nèi)流道設(shè)計時，可通過結(jié)構(gòu)與參安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè) 計（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。 液壓傳動系統(tǒng)對節(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，通過閥的流量變化要小，一保證負載運動的穩(wěn)定； 3）油溫變化對通過閥的流量影響要小； 4）油液通過安全閥時的壓力損失要小； 5）當(dāng)閥口關(guān)閉時閥的泄露量要小。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)流閥分為簡式和可調(diào)式兩種。 自帕斯卡定理發(fā)明幾百年來，由于液壓具有防銹，潤滑性好，粘度大的優(yōu)點，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 簡介 .............................................. 錯誤 !未定義書簽。 本文按照實際使用中的