U+K节流槽滑阀的数值模拟

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基于Fluent的某滑阀内部流场仿真与分析

基于Fluent的某滑阀内部流场仿真与分析

基于Fluent的某滑阀内部流场仿真与分析张静;高东玲;王晓辉【摘要】基于Fluent流场仿真软件,对某滑阀内部流场进行数值模拟和可视化研究.在相同计算条件下,分别对不同阀口开度下的三维模型进行稳态模拟仿真,得到滑阀内部流场的速度压力、流量特性以及流量系数的变化规律:在相同的压差条件下,随着阀口开度的增大,阀口处的最大速度、流场的最低压力、流量系数都随之降低.通过改变节流槽的形状进行仿真比较,得到流量系数与节流槽截面形状密切相关,在阀口开度相同的条件下,随着进出口压差的增大,半圆形节流槽滑阀的流量系数变化比较明显.研究为滑阀的优化提供了有效数据,并且对同类型产品的相关研究具有一定参考价值.【期刊名称】《液压与气动》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】4页(P56-59)【关键词】滑阀;流速压力;压力流量特性;流量系数;半圆形节流槽【作者】张静;高东玲;王晓辉【作者单位】兰州理工大学能源与动力工程学院,甘肃兰州730050;兰州理工大学能源与动力工程学院,甘肃兰州730050;兰州理工大学能源与动力工程学院,甘肃兰州730050【正文语种】中文【中图分类】TH137引言液压阀是液压系统中非常重要的元件,主要通过控制流体的压力、流量和流动方向来满足工作要求,使各类执行元件实现不同的动作[1]。

液压控制阀的内部结构比较复杂,主要由阀体、阀芯、操纵控制机构等主要零部件组成。

滑阀类的阀芯是圆柱形,通过阀芯在阀体孔内的滑动来改变液流通路开口的大小,以实现对液流压力、流量及方向的控制。

非全周开口滑阀具有水力半径大,抗阻塞的特点,其流量范围大,易得到较小的稳定流量,在液压比例阀和伺服阀中得到了广泛应用[2],节流槽滑阀的特性分析对液压阀的性能提升起着很重要的作用。

近几年随着计算机科学技术的不断发展以及计算流体力学理论的丰富。

人们借助CFD技术对液压阀复杂内部流场进行数值模拟和可视化分析,成为液压领域的热点。

《液压滑阀内部流场可视化仿真研究及试验测试》范文

《液压滑阀内部流场可视化仿真研究及试验测试》范文

《液压滑阀内部流场可视化仿真研究及试验测试》篇一一、引言随着工业技术的不断发展,液压传动技术作为重要的动力传递方式,在机械、航空、航天、船舶等领域得到了广泛应用。

液压滑阀作为液压系统中的核心元件,其性能的优劣直接影响到整个系统的运行效率和稳定性。

因此,对液压滑阀内部流场的研究成为了重要的研究方向。

本文将针对液压滑阀内部流场进行可视化仿真研究及试验测试,旨在提高液压滑阀的性能和使用寿命。

二、液压滑阀内部流场可视化仿真研究1. 仿真模型建立首先,根据液压滑阀的实际结构和工作原理,建立精确的仿真模型。

模型应包括滑阀的结构、流道、进出口等关键部分的几何形状和尺寸。

同时,还需考虑流体的物理性质,如密度、粘度等。

2. 仿真流程及方法在仿真过程中,采用流体动力学分析软件,通过设置合理的边界条件和初始条件,对液压滑阀内部流场进行数值模拟。

采用湍流模型描述流体在流道中的运动状态,通过求解Navier-Stokes 方程,得到流场的压力分布、速度分布等关键参数。

3. 仿真结果分析通过对仿真结果的分析,可以得到液压滑阀内部流场的压力场、速度场等关键信息。

这些信息有助于了解流体在滑阀内部的流动规律,为优化滑阀结构和提高性能提供依据。

三、试验测试1. 试验装置及方法为了验证仿真结果的准确性,需要进行试验测试。

试验装置应包括液压滑阀、压力传感器、流量计等关键部件。

通过改变滑阀的开启程度和流体压力等参数,观察并记录流体的流动状态和性能参数。

2. 试验结果及分析通过对试验数据的分析,可以得到流体在液压滑阀内部的实际流动规律和性能参数。

将试验结果与仿真结果进行对比,可以验证仿真模型的准确性,同时为进一步优化滑阀结构和提高性能提供依据。

四、优化建议及改进措施1. 优化建议根据仿真和试验结果,提出针对液压滑阀结构和性能的优化建议。

例如,可以通过改变滑阀的几何形状、流道设计等措施,降低流体在滑阀内部的流动阻力,提高流体的传递效率。

2. 改进措施针对液压滑阀在使用过程中出现的问题,如泄漏、卡滞等,提出相应的改进措施。

《液压滑阀内部流场可视化仿真研究及试验测试》

《液压滑阀内部流场可视化仿真研究及试验测试》

《液压滑阀内部流场可视化仿真研究及试验测试》篇一一、引言随着现代工业技术的快速发展,液压滑阀作为液压传动系统中的核心元件,其性能的优劣直接影响到整个系统的运行效率和稳定性。

因此,对液压滑阀内部流场的研究显得尤为重要。

本文旨在通过可视化仿真研究和试验测试,深入探讨液压滑阀内部流场的特性及其影响因素,为优化滑阀设计和提高其性能提供理论依据。

二、液压滑阀基本原理及结构特点液压滑阀是一种通过改变流体通道的截面积来控制流量的液压元件。

其基本原理是利用滑阀在阀体内部的移动,改变油液的流通路径和流量,从而实现液压系统的控制和调节。

液压滑阀具有结构简单、响应迅速、控制精度高等优点,在工程机械、航空航天、船舶制造等领域得到广泛应用。

三、可视化仿真研究为了更好地了解液压滑阀内部流场的特性,本文采用可视化仿真技术进行研究。

通过建立三维流体仿真模型,模拟滑阀在不同工况下的流场分布、压力变化及流动状态。

仿真过程中,重点考虑了滑阀的结构参数、流体性质、工作压力等因素对流场的影响。

通过仿真结果,可以直观地观察到流场的分布情况,分析流体的流动规律和压力变化趋势。

四、试验测试及结果分析为了验证仿真结果的准确性,本文进行了试验测试。

通过搭建液压滑阀测试平台,对不同结构参数的滑阀进行性能测试。

测试过程中,记录了流体的流量、压力等数据,并与仿真结果进行对比分析。

结果表明,仿真结果与实际测试数据基本一致,验证了可视化仿真技术的有效性。

通过对试验数据的分析,发现滑阀的结构参数对内部流场具有显著影响。

优化滑阀的结构设计,如合理设置阀芯和阀体的配合间隙、改善流道的设计等,可以有效改善流场的分布,降低流体在流道内的阻力损失,提高滑阀的流量控制性能。

此外,工作压力对流场的影响也不可忽视,合理设置工作压力,可以保证流场的稳定性和可靠性。

五、结论与展望通过对液压滑阀内部流场进行可视化仿真研究和试验测试,本文深入探讨了流场的特性和影响因素。

结果表明,滑阀的结构参数和工作压力对内部流场具有显著影响。

滑板式调节阀流场的数值模拟及性能预测

滑板式调节阀流场的数值模拟及性能预测

2015年10月 机床与液压Oct . 2015第 43 卷第 19 期M ACHINET 00L 2 HYDRAULICSVol . 43 No . 19DOI : 10.3969// i ss n . 1001-3881. 2015. 19. 045滑板式调节阀流场的数值模拟及性能预测许洪斌2!刁富强2!杨长辉2!秦飞龙2(1.重庆理工大学汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室,重庆400054$2.重庆理工大学机械工程学院,重庆400054)摘要:针对新型滑板式调节阀产品模型,采用基于各向同性涡黏性理论的双方程模型求解,获得了阀门内部流场 不同开度下的压力场和速度场,预测了阀门出现空化现象的位置,建立了阀门的流量特性曲线和流阻特性曲线。

通过研究 发现,滑板式调节阀流通能力强,具有线性流量调节功能;阀门在小开度情况下,内部流场紊乱,存在大尺度的漩涡;仿 真结果可为此类新型阀门的开发与优化提供了依据。

关键词:滑板式调节阀;流量特性;流阻特性中图分类号:TH 137 文献标志码:A 文章编号:1001-3881- (2015) 19-189-3Numerical Simulation and Performance Prediction of Flow Field of Slide Adjusting ValveXU Hong 'in1,DIAO Fuqiang2,YANG C hanghui1,QINFeilong2(1. Key Laboratory of Automobile Part Advanced Manufacturing Technology of Ministry ofEducation ,C hongqing University of Technology , C hongqing 400054, C hina ;2. School of Mechanical Engineering , C hongqing University of Technology , C hongqing 400054, C hina )Abstract : Focusing on the new slide adjusting valve product model , the tw o equation m odel ba eddy viscosity w as taken to solution . Pressure field and velocity field of the vvlve correspond tained,the position of cavitation phenom enon of valve was predicted , and the curves of flux character and flow resistance characteristic of valve w ere built . It w as discovered by study that tlie slide adjusting valve was ow n a good flow capacity and linear flow regulating function . The internal flow field disturbance and large scale vortex w ere existed in the valve body vent of the sm all opening degrees . The sim ulation results can provide the basis for the developm ent an dKeywords : Slide adjusting valve ; Flux character ; Flow resistance characteristic前言调节阀是过程控制系统中一个重要的部件,广泛 应用于石油化工、航空航天、交通运输、农业生产和 曰常生活中。

调节阀动态特性的数值模拟

调节阀动态特性的数值模拟

1 概述 调节阀是管道系统中一种阻力可变的节流元
件 。通过改变阀门的开度 , 可以改变管道系统的工 作特性 , 从而实现调节流量和改变压力的目的 。它 既是一种调节元件 , 同时也是一种控制元件 , 是实 现管道系统安全经济输送的重要设备 。使用调节阀 调节流量和控制瞬变压力的关键因素是阀门的工作 特性 , 由于阀门的工作特性受管道系统和工作状态 的影响很大 , 因而必须针对具体系统对调节阀的特 性进行具体分析 。 2 调节阀的特性
性称为阀门的固有流量特性 。
常见的调节阀的固有流量特性有快开 、直线 、
抛物线和对数 (又称等百分比特性) 等 4 种 。引入
相对开度 l 和相对流量 q 两个无量纲量 , 在边界 处 , 对于快开 、直线 、抛物线特性的阀门 , 采用理 想边界条件 , 即
当 l = 0 时 , q = 0;当 l = 1 时 , q = 1 对于对数特性 ,采用半理想边界条件 ,即
管道起点具有 114MPa 的稳定压力 , 稳态流量为
按照 阀 门 流 量 系 数 的 定 义 , Δh 为 011 M Pa
(约合 10 m 水 柱) 时 , 阀 门 可 以 通 过 的 流 量 为
KV , 于是可以列出
10m =
{ K} s2/ m5
{ KV } m3/ h 3 600
2
由此可得阀门的阻力系数 K 与阀门的流量系
— 8 — 阀 门 2004 年第 4 期
文章编号 : 100225855 (2004) 0420008203
调节阀动态特性的数值模拟
刘 刚1 , 方金春2 , 雍歧卫3 (11 海军后勤技术装备研究所 , 北京 100072 ; 21 九江石油化工总厂军代室 , 江西 九江 332004 ;

基于粒子群算法的滑阀节流槽优化设计

基于粒子群算法的滑阀节流槽优化设计

基于粒子群算法的滑阀节流槽优化设计李维嘉;兰秋华;彭勇;易迪升【摘要】基于 Fluent 流场仿真分析软件,在定压差条件下,对带有单 U 形、斜U 形以及 V 形基本节流槽的滑阀阀口开度流量特性开展了研究,并将其与试验结果进行了对比验证,得出了 U 形类槽口随着阀口开度的增加流量梯度减小、斜 U 形类槽口随着阀口开度的增加基本保持不变、V 形类槽口随着阀口开度的增加流量梯度增大的结论。

基于上述研究,利用粒子群优化算法,得到满足定压差条件下阀口开度流量特性要求的节流槽优化尺寸,并通过实例验证了优化结果。

%Optimization design of three basic notches including single-U-shaped,ramp-U-shaped and V-shaped was investigatedthoroughly.Fluent,the flow field simulation software,was used to cal-culate the flow of different notches at different displacements in the constant pressure,and the experi-ments were done to make sure the reliability of the simulation results from Fluent by the comparison of simulation results with experimental ones.And it is found that the flow gradient of single-U-shaped notch decreases with its displacement increases,the flow gradient of V-shaped notch basically un-changes with its displacement increases,and the flow gradient of single-U-shaped notch increases with its displacement ing the PSO algorithm and combining some notch simulation calculation results,the optimal sizes of notches were obtained,which could meet the required displacement flow characteristics good effectiveness.And one case that the required displacement flowcharacteristics ver-ified that the optimization algorithm has high precision,compared with simulation results from opti-mal sizes.【期刊名称】《中国机械工程》【年(卷),期】2015(000)008【总页数】5页(P995-999)【关键词】节流槽;优化设计;流量特性;粒子群算法【作者】李维嘉;兰秋华;彭勇;易迪升【作者单位】华中科技大学,武汉,430074;华中科技大学,武汉,430074;三一汽车起重机械有限公司,长沙,410000;三一汽车起重机械有限公司,长沙,410000【正文语种】中文【中图分类】TH137.52滑阀节流槽广泛应用于液压执行机构的主控阀阀芯中,其流量特性对执行机构运动品质起着关键作用。

气井井下节流工艺的数值模拟

气井井下节流工艺的数值模拟

度 为 1 9 3℃/ 0 天然 气 相 对 密 度 阳 对一 .4 10m,
0 6 79 比热 容 C一 2 2 × 1 。 / k ・ , . 6 , . 2 0 J ( g K) 导
的变化 , 建立 了天 然气 井 管流 预 测模 型 、 降温 压
降预测模 型 以及节 流动态预测 模型 , 到 了较 好 得
际应用效 果不是很 理想 , 未能得 到普遍 应用 。在
国内 , 贤强 等_ 对 井 下节 流装 置 进 行 了优 化 , 彭 6
分析 了地 面与井下气 嘴节流 的相关性 , 在工程 实 际中得到 了较好 应 用 。韩 丹 岫等 分 析 了井 下
安装 节流装置 与 未安 装节 流装 置 时 压力 和温 度
热 系 数 一 0 0 3w/ m ・K) 动 力 黏 度 为 . 3 ( ,
10 7 0 P . 8 ×1 ~ a・S 。简 化 的 几 何 模 型 如 图 1
所示 。
收 稿 日期 : 0 卜0 ~ l 2 1 40
将 在井 筒 内高压 下天 然气 的流 动统 一考 虑
第 3 期
21 0 1年 9月
气 井 井 下 节流 工 艺 的数 值 模 拟
刘 亮 王 岳 李 朝 阳 罗 凯 高 岩
( 宁 石 油 化 工 大 学 石 油 天 然 气 工 程 学 院 ,辽 宁 抚 顺 1 3 0 ) 辽 10 1


基 于 C D理 论 并 应 用 C D 软 件 建 立 了 简 化 的 全 井 段 天 然 气 井 井 下 节 流 工 艺 的 物 F F
刘 亮等 .气 井井 下 节流 工艺 的数 值模 拟
1 问 题 描 述 及 模 型

滑阀矩形节流槽阀口的流量系数

滑阀矩形节流槽阀口的流量系数
J n HANG i u n ,W ANG n - h n IHo g ,Z J— a h Do g s e g ,ZHANG e W i ,LI Xio p n U a - ig
( .Co lg fEn r y a d Po rEn ie rn 1 le eo e g n we gn e ig,L n h u Uni. ofTe h azo v c .。La H u 7 0 5 nz o 3 0 O,Chn ia;2 Tehnc lRe e rh n e ,H i c i . c ia s a c Ce t r t h a
c ef e to h rf ea d isv rain p te n we eo t ie . I sf u d b h n e t a in t a h o fi n f eo ii n t a ito at r r b an d twa o n y t eiv s i t h tt e c t c g o
C n t c i c ie y C .L d , b r k k n 3 0 0 3 J p n o sr t n Ma hn r o t . I a a i e 0 0 1 , a a ) u o -
Ab ta t B s d o h x e i n ff w- r su e d o h r ce itca d o i c r a c lu ain,t e s r c : a e n t ee p rme to l p e s r r p c a a t rsi n rf e ae ac lt o i o h
滑 阀矩 形节流槽 阀 口的流量 系数
冀 宏 ,张继环 ,王东升 ,张 玮 ,刘小平
( .兰州理工大学 能源与动力工程学院 , 1 甘肃 兰州 7 0 5 ; .日立建机技术研究所 , 300 2 日本 茨城县 30 0 3 00 1 )
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对 于 u型槽 和 K型槽 , 压差 主要 集 中在 如 图 1 所示的 A 、 和 4 : 的 位置 , A: A 、 和 , 同时也 表
示 等效 阀 口面积 。 中 u型槽 可 以认 为是 由两个 等 其 效 阀 口面积 串联 而成 , U型槽 总 的 阀 口面 积[ 则 1 :
引 言
节 流槽 式滑 阀广 泛应 用 于液 压伺 服 阀 、 比例 阀 以及 工程机 械液 压 主控制 阀。滑 阀 内的流 场特性 直 接 影 响 阀 的性 能 , 特别 是 不 同形 状 的节 流槽 可 以获 得 不 同 的流量 控 制 特性 , 滑 阀 的工作 性 能有 很 大 对 的影 响 。所 以 , 获得 各 种节 流槽 的流 场 特性 数 据 是 高 品质 液压控 制 阀设计 的关键 环节 。通 过合 理配 置 节 流 槽 , 不 同基本 节 流 槽 进 行 组 合 , 以获 得 丰 对 可 富 的 多级 阀 口面 积 曲线 , 施 对 流 量 的 多级 节 流 控 实 制, 以满足 不 同工况 下液 压 执 行 机构 起 动或 停 止 时 的平 稳 性 , 以及 工 作 区段 根 据 工 况需 要 分 级 或 者 比 例控 制液压 执 行机 构 的运动 速度 。节 流槽 的形 式有 很多 , 参见 文 献 [~ 】, 13 主要 分 为 等 截 面节 流 槽 和渐 扩型 节流槽 。 文 主要研 究 组合 式节 流槽 U K 的流 本 + 场特性
模 型的压力分布和速度分布云 图 , 根据所得流量值 和稳 态液动力值绘制 了曲线 。利用 等效阀 V面积原理理论计算 I 了 U K型节流槽 的过流面积及液动力 , + 绘制 了液动力 曲线与仿真值进行 了比较 。 关键词 : 阀; 滑 节流槽 ; 数值模拟 ; 动力 液
中 图分 类 号 :HI 7 T 3 文 献 标 识 码 : A 文章 编 号 :17 — 94 (0 0 0 — 0 3 0 4 6 2 80 2 1 )5 0 21—40
作者简介 : 吴晓 明(9 7 )男 , 15 一 , 工学博士 , 山大学机械工 程学院教 燕
授, 主要研究 方向为机电液综合控 制系统。
1 4
赢体 动与控副
21年 期 0 第5 0
以此 时节 流 面积 为 和 的串联 ;= i 时 , 41 T m 压 力变 化 主要集 中在 、 和 处 , 以此 时节流 面 A 所 积 为 和 4 的并联 , 然后 和 A1 串联 。 参 考 前 面 U型 节 流槽 的算 法 ,由 此 可 以确定 U K型节 流槽 过流 面积 的计 算公式 : +
节流槽 滑 阀与普 通滑 阀的最大 区别在 于节流 面 积与 阀芯位 移不存 在准 确 的函数表达 式 ,所 以导致
图 5所 示为上 节 流槽 口在 对称 面上 的速度 场 云
图和矢 量 图。从 图 中可 以看 出 ,节流 口处 的速 度最 大 , 和这里 的压力 梯度 正好对 应 。 这 随着 开 口量 的增 大 , 大速度 点前移 , 围不断增 大 。由于 K型槽 的 最 范
导 流作用 , 出射 角变化 很小 , 这是 由于节 流面积 的变 大 ,节流槽 后 面 的阀腔 内的速度 变化更 加剧烈 。另 外, 随着 阀 口的变大 , 阀腔 内的漩 涡越来越 明显 。
u K = +
韪 书
32 速 度 和 流 量 结 果 .
图 2 滑 阀和 节 流 槽 尺 寸
其 中 , 0 ≤3时 , 0 当 A2 。 =
另 外 , 4中壁 面 的 E和 F点 处 出现 了局部 负 图
压区,它们均是 因在拐角处发生流体脱离壁面而出 现 的 , 可能 引起 气蚀 现象 。 有
并联。
式 中 , 和 c C 为等 效 阀 口面 积 A 和 A: 的流 量 系
数 , 为节 流槽 总 的流量 系数 。 c 取 C = d c, : d C2 d则 l =


( 2 )
、 / +
2 几何 模 型 及 网格 划 分
U K型节 流槽 滑 阀 的几何 模 型如 图 2 + ,单位 为 m 阀芯 凸肩 上下 对 称分 布有 两个 节 流槽 , 流 槽 m, 节 开度 为 可 变 的 。利 用 S l Wok 建 立 三 维模 型 , oi rs d 导 入 到 G mbt 行 网格 划 分 , a i进 由于 结 构 对称 , 文 只 本 对 一 半 流道 进 行分 析 ,采 用 四面体 网格 进行 划 分 , 如图 3 划 分好 的网格 导入 到 Fu n 进行 分析 , 。 let 流场
第 5期 ( 总第 4 2期 )
2 0O年 9月 L
赢体秸动与 控副
U K节流 槽 滑 阀的数 值 模 拟 +
吴 晓 明 要 继 业 李 伟 翟 瑞 超 赵 燕
0 60 6 0 4) ( 山大学流体传动与控制研究所 燕 河北秦皇岛
摘 要 : 用 Sl w rs 立 U+ 型 节 流 槽 滑 阀 的 三 维 模 型 , 过 Fun 软 件 仿 真 计 算 得 出 阀 口前 后 压 差 恒 定 时 各 利 od o 建 i k K 通 1et
( 型槽 等效 阀 口面积 b () au型 槽 等效 阀 口面 积


图 1 等效 阀 口 面积 示意 图
1 节流 槽 的 过 流 面 积 计 算
复 杂 节 流 槽 阀 芯 过 流 面 积 的计 算 可 以引 入 等 效 阀 口面积 嘲 的概 念 。等 效 阀 口面积 是 把 复杂 阀 口 流道 中具 有 明显 节 流作 用 的地 方 等 效 为 一 个 薄 壁 孑 口, L 液压 阀进 出 口压差 集 中于此 。因此 , 节流槽 过 流 面 积可 以认 为 是 几 个 等 效 阀 口面 积 的 串联 或 者
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