大小阀芯同步开启时流场仿真,  中山阜沙升降车出租,  中山阜沙升降车, 中山升降车出租   对单个液控单向阀大小阀芯同步开启3mm时的流场进行仿真，为对比仿真软件FLUENT对同一流场进行仿真时的差异分别对二维和三维流场进行仿真并分析。 大小阀芯开口度为3mm时单个液控单向阀的流道二维模型，乳化液经液控单向阀控制口和反向进油口流入，分别流经小阀芯和大阀芯阀口从反向回油口流52出，将该流道在软件GAMBIT中划分网格，然后将网格文件导入FLUENT。由前两章仿真知道大阀芯开启时反向进油口压力约39MPa，在此取乳化液入口压力为40MPa，出口压力为34MPa，其余设置均与上节相同。 液控单向阀大小阀芯同步开启3mm时流场的速度分布云图和压力分布云图，由图可知乳化液在阀道中主要从大阀芯阀口处流出，其平均流速约为87m/s左右，大阀芯处的过流面积为25107.4m，大阀芯流量为245.3L/min；小阀芯阀口处乳化液的流速则只有23.2m/s左右，小阀芯的过流面积为26109.4m，小阀芯的流量约为6.8L/min，此时液控单向阀的流量为537L/min，未能达到液控单向阀的设计公称流量。在大阀芯与阀座组成的阀道最窄的部位中间出现最高速度，接近116m/s，对应在压力分布云图中尖角处出现负压，极易发生气穴和噪声，对锥阀和阀座的表面会造成极大的损伤。同时也可以看出，压力损失最大的部位也就是乳化液流速增加最快的部位。在阀座上尖角处发生负压，容易产气穴，而阀座的材料为聚乙烯类的塑料材质，极易造成阀座表面损伤导致泄露。在小阀芯与控制杆组成的封闭容腔内的压力要高于其外部的压力，这也从侧面证明了前一章中关于大小阀芯同步打开时发生压力冲击的原因是由于大小阀芯阀口处压力不均衡造成大小阀芯受力不均而出现阀芯重复启闭现象这一结论的正确性。

    大小阀芯同步开启3mm时单个液控单向阀的三维流道模型，乳化液流动方向不变，将该流道在Pro/E中完成实体造型后输出step文件，导入网格处理软件GAMBIT中。对流道中大阀芯与小阀芯、小阀芯与阀座配合的关键部位进行面网格划分，然后对流道进行体网格划分，选取体网格类型为Tet/Hybrid，选取网格整体比例（Intervalsize）为0.4。然后对流场边界进行设置，将流体入口边界条件类型设置为pressure-inlet，流体出口边界条件类型设置为pressure-outlet，其余与乳化液接触表面均设置为wall，最54后输出网格mesh文件。将网格文件导入ANSYS/FLUENT中，设置乳化液入口压力为40MPa，出口压力为36MPa，其余设置均与上节相同。 由于仿真结果是一个三维的模型不方便分析，在此选取过大小阀芯和进回液口中心的截面为分析截面，在该截面上取到的大小阀芯打开3mm时的三维速度和压力分布云图。由图可知大阀芯阀口处乳化液的平均流速约为180m/s，大阀芯的过流面积为25107.4m，得出大阀芯的流量为507L/min；小阀芯阀口处的流速为30m/s左右，小阀芯的过流面积为26109.4m，小阀芯流量为8.82L/min，此时液控单向阀的流量为1031.6L/min，可见此时乳化液主要从大阀芯流出。由于大阀芯阀口处流速55要快于小阀芯容腔内的流速，使得小阀芯容腔内压力升高， 小阀芯容腔内压力约为38MPa而大阀芯阀口处压力约为36.5MPa，较大的压力差使得大小阀芯轴向受力不均，造成阀芯出现短时的启闭现象，从而产生了压力冲击，这一仿真结果是二维仿真结果中没有的。

     同时，在大阀芯上大小端锥面处出现约0.5MPa的负压，易产生气穴、噪声，还可以看出在三维仿真中流场内出现的负压没有二维仿真明显。液控单向阀反向回油出口处乳化液流速过快产生了旋涡，损耗了能量使得压力云图中旋涡中心处压力要比起周围压力低。56如图4-20为控制杆出口处的速度矢量放大图，由图可知此时乳化液主要从大阀芯流出，小阀芯处的乳化液流速较大阀芯处流速低，且在出口处发生旋涡。如图4-21为大阀芯锥面上的压力分布云图，由图可知锥面小端压力较大端压力大，说明大阀芯小端端面容易受到损伤，应在设计时采取相应措施以延长大阀芯寿命。

    二维与三维流场仿真对比,  在完成对大、小阀芯同步打开3mm后的二维、三维流场仿真分析后，通过对比发现以下结论：（1）二维、三维仿真中大阀芯阀口处乳化液的流速分别为87m/s和180m/s，液控单向阀正常打开后流量基本都在公称流量附近浮动，说明大阀芯阀口乳化液流速约为180m/s，通过与4.2.3节总结发现二维仿真中乳化液流速普遍偏小。此外，二维、三维仿真中小阀芯阀口处乳化液流速分别为23.2m/s和30m/s，对应的流量分别为6.8L/min和8.3L/min，相差不大。 （2）二维、三维仿真中阀芯上容易发生气穴和噪声的部位不同，可见二者都有益于对液控单向阀流场的分析。（3）三维流场仿真可以对曲面上的流场进行分析，如对大阀芯锥面上的压力分布进行分析而发现锥面小端容易受损。

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   液控单向阀完整流场分析,  本节将分别对由两个阀芯并联组成的液控单向阀小阀芯打开0.5mm、大小阀芯同步打开3mm时的三维流场进行数值模拟，并分析。本节将对液控单向阀小阀芯打开0.5mm时并联小阀芯流场的三维模型进行仿真，各步设置均与单个小阀芯三维流场仿真时相同。并联小阀芯打开0.3mm时的速度和压力分布云图，由图可知小阀芯并联后流场压力和速度分布与单个阀芯仿真结果基本相同。由于液控单向阀安装在58立柱上时入口垂直于反向回油口，增大了阀套与阀体形成的容腔。图4-24为该部位的速度矢量放大图，由速度分析图可知小阀芯打开初期乳化液大部分流入该容腔，而只有少部分流体流入阀套阻尼孔，延长了小阀芯的开启时间，故采用4.2.2节中提出的阀套优化措施显得尤为重要。

     大小阀芯同步打开流场分析,  大小阀芯同步开启3mm时并联液控单向阀的三维流道模型，乳化液流动方向如图，将该流道在Pro/E中完成实体造型后输出step文件，导入网格处理软件59GAMBIT中对流道中大阀芯与小阀芯、小阀芯与阀座配合的关键部位进行面网格划分，然后对流道进行体网格划分。将网格文件导入ANSYS/FLUENT中，其他设置与上一节相同。为选取两个乳化液流出阀口中间平面为分析平面的液控单向阀速度和压力分布云图，图中乳化液入口处速度和压力分布与其周围不协调的是由于截面显示不全造成的。由速度分布云图可知乳化液主要从液控单向阀阀体对称中心流向两个阀口，大阀芯阀口流速约为184m/s，大阀芯阀口的流量为518.8L/min；小阀芯阀口处乳化液的流速为45m/s左右，小阀芯阀口流量为13.2L/min，液控单向阀的总流量约为1064L/min。由压力分布云图可知乳化液主要流过的一侧压力较乳化液流过较少一侧低约2MPa左右，主要是由于乳化液流速不同造成的，大阀芯和阀套两侧的压力差造成其两侧受到不同大小的径向压力，且压力分布不均匀，这容易造成大阀芯或者阀套发生偏心卡死现象，而阀套与阀体、大阀芯与阀套均为间隙配合，发生卡死现象后很难恢复，导致液控单向阀不能正常关闭，发生故障。造成阀芯卡死的液压力不同于液压卡紧力，而是由于压力分布不均匀导致的，故采取必要的防护措施来防止阀芯卡死现象至关重要。由不均匀径向液压力的产生机理知道，要想消除或者减小该径向不平衡力，必须消除大阀芯和阀套两侧的不平衡压力，在此可采用曾设乳化液入口使得阀芯和阀套两侧压力变化一致来解决该问题。此外，在大阀芯与阀套配合尖角处发生负压容易产生气穴现象，这是之前仿真中未出现的。在乳化液流过大阀芯阀口时由于流道变窄使得乳化液产生旋涡，造成能量损失，同时降低了系统压力，这是我们不希望看到的，该现象在阀芯开口度逐步增大后消失。因此，要尽量避免液控单向阀打开过程中阀芯的振动，这不仅损害阀芯的使用寿命，还造成了不必要的能量损失。 乳化液主要从阀套上部流入大阀芯阀口，因此阀套上部压力较下部压力低，有将阀套向上推的趋势，但是62由于压力差不大，故在此可以忽略压差的影响。此外，从图中可以看出阀套上乳化液入口处压力分布不均匀，在阀套上部的三个入口处的相同位置均出现相对于其周围类似的低压，说明阀套上这些部位为易损伤的部位，应在设计时予以注意。如图4-30为大阀芯锥面上的压力分布云图，其压力分布与4.3.2中结果相似，由图可知锥面小端压力较大端压力大，说明大阀芯小端端面容易受到损伤，应在设计时予以强化。

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