基于CFD的液压油在线除气元件的优化设计-论文.pdf

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1、14液压与气动2014年第8期doi：10．11832／j．issn．1000-4858．2014．08．003基于CFD的液压油在线除气元件的优化设计任玉军。王陈向，邹俊，傅新(1．宝山钢铁股份有限公司炼铁厂，上海201900；2．浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室，浙江杭州310027)摘要：把基于流体动力学(CFD)软件Fluent的三维数值模拟作为工具，采用控制变量法，以较低的能量损耗和较大的气体体积分数为目标，优化了自主设计的液压油在线除气元件的结构参数，并进行了可视化试验。在模拟过程中，选择RNGk-s模型作为湍流模型，以代数滑移混合(

2、Mixture)模型作为多相流模型。通过对模拟结果的深入分析，阐明了径向和轴向压力梯度在两相分离中的作用，揭示了除气元件工作的原理。关键词：除气元件；数值模拟；优化设计；两相流中图分类号：TH137．5文献标志码：B文章编号：1000-4858(2014)08-0014-05OptimizedDesignofValveBasedonCFDforOn．1ineEliminationofBubbleinHydraulicOilRENYu-jun，WANGChen—xiang，ZOUJun，FUXin(1．BaoshanIron＆SteelCo．，Ltd．，S

3、hanghai201900；2．TheStateKeyLaboratoryofFluidPowerTransmissionandControl，ZhejiangUniversity，Hangzhou，Zhejiang310027)Abstract：ThethreedimensionalnumericalsimulationbasedontheCFDsoftwareFluentisusedasatoo1．Inthispaper，thestructureparametersofanon—linebubbleeliminationvalveforhydraul

4、icoilareoptimizedusingthecon-trolvariablemethod，andthevisualtestiscarriedout．Theoptimizationgoalisalargervolumefractionofgas．Atthesalnetime，theenergylossislower．TheRNGk-8modelisusedforturbulenceclosureandthemixturemodelisusedforthetwo-phaseflow．Analysisofthesimulationresultsclari

5、fiestheroleoftheradialandaxialpressuregradientinthegas—fluidseparation，andpresentstheprincipleofthebubbleeliminationvalve．Keywords：bubbleeliminationvalve，numericalsimulation，optimizeddesign，twophaseflow弓I言‘油液在高压区迅速破裂，瞬间释放巨大压力和能量，产液压系统中的流体作为能量传递和控制的载体，生振动和噪声；当气泡在液压元件和管壁时，其溃灭会对系统的工

6、作性能有较大的影响。液压油作为液压系剥蚀固体材料，即气蚀现象，减少原件的寿命；②改变统的流体介质在生产加工、包装过程中不可避免地混系统的体积弹性模量，使液压系统不能正常工作，效率入一定比例的空气。常温常压下，液压油中的空气含低。气体的存在使液压油的体积弹性模量变小，进而量约为6％～12％⋯，这些气体以携人空气(游离态)影响液压驱动和伺服的精度，降低液压系统工作的稳和溶解空气(溶解态)两种形式存在。因此，液压系统定性和可靠性；③加速液压油的污染。气泡破裂释中的流体介质实质上为液压油和气体组成的两相流。放的能量使油液温度急剧升高，导致油中各种添加剂液压油中气

7、体的存在，会对液压系统造成诸多危害，具体表现在：①产生振动、噪声和腐蚀，减少液压系统和收稿日期：2014-01-08原件的寿命。当工作中系统的压力低于空气分离压或基金项目：国家自然科学基金(51075361)者饱和蒸汽压时，油液中的气体就会被分离或者汽化作者简介：任玉军(1975一)，男，天津人，工程师，学士，主要而产生大量的气泡，形成空化现象J。之后，气泡随从事液压技术方面的应用工作。2014年第8期液压与气动l5的破坏，增加油液氧化和再次氧化的速率

8、3]，加速油用混合网格生成技术进行网格划分，生成网格总数质劣化，并降低油液润滑性能，加速密封件的老化。

9、因为157025。此，减少液压油中的气体含量意义重大。传统的除气1．2数学模型方