电液控制液压支架用电磁先导阀的cfd分析

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1、致谢感谢各位专家教授对论文的评审和指导。本论文是在我的导师王慧教授的悉心指导下完成的，没有王慧老师的指导、鼓励及资金上的大力支持，论文是不可能得以顺利完成的。在跟随王慧老师学习的过程中，老师严谨治学态度、高尚的敬业精神、忘我的工作作风和渊博的学识给我留下深深的印象。自入学以来，老师就在学习上和生活上给了我莫大的帮助，他不断地引导我如何寻找正确的努力方向，如何实现自身的个人价值，他的谆谆教导对我产生了巨大的影响。在此，我向导师表示崇高的敬意和深深的谢意。在黑龙江科技学院实习的一年时间里，这里的老师与师兄在我的课题完成过程中提出了许多宝贵的意见和建

2、议，在这里向各位老师和学长的悉心照料深表谢意，特别要感谢赵灿老师为我提供的交流的机会，感谢同一课题组的汤春瑞博士在该课题研究方向给我提出的建议。同时，感谢院、系、研究生单位领导和老师们的关心与支持。真诚的感谢各位同学、朋友、亲人的理解和帮助。摘要作为液压支架电液控制系统的的关键元件之一，换向阀对液压支架的性能有很大的影响。现有的基于先导驱动机制的换向阀，起驱动功能的电磁先导阀尺寸小、结构复杂、应用环境恶劣，其发展一直受振动、噪声、气穴等问题影响。目前，该电磁先导阀在我国研制成果尚不理想，这直接制约着我国综采工作设备的自动化发展程度，因此，对该电

3、磁先导阀的研究具有重要意义。本文依托流体动力学理论，利用计算流体动力学（CFD）仿真软件，实现阀内流场的模拟分析。首先对顶杆式电磁先导阀建立稳态模型，模拟得出先导阀运动稳定后，固定在最大开口量时，阀内工作流体高压、高速的特性，此时，阀内流体形成多处漩涡，通过计算，在理想的工作情况下，忽略油温变化的影响，该先导阀内没有发生气穴现象。通过分析比较施加不同边界条件和固定不同开口量时，阀内流体的流动状态与发展趋势，得出不同结构参数与边界条件下，阀内流体的流速、压力的变化规律，以及液流发生漩涡强度的变化规律。在稳态分析的基础上，本文进一步对阀内流体开展动态

4、分析，通过定义阀芯不同的运动速度，比较不同驱动条件下阀内流体的流动状态，对比结果显示：电磁先导阀的响应时间越快，其工作性能越好。对比稳态与动态仿真结果，动态结果更能反映实际阀芯的工作状态，其对阀内流场的仿真值更接近于实际值，因此，通过动态分析能为电磁先导阀的结构优化设计提供更为可靠的理论依据。关键词：液压支架；先导阀；计算流体动力学；动态分析AbstractAsakeypartintheelectro-hydrauliccontrolsystemofhydraulicsupport,thedirectionalvalveplaysavitalro

5、leinthedevelopmentofthissystem.Mostofexistingdirectionalvalvesaredrivenbyapilotdrivingmechanism,whosepilotvalvehassmallsize,complexstructure,andisunderbadworkcondition.Thepilotvalve’sdevelopmenthasbeenseverelyrestrictedbytheproblemssuchasvibration,noises,andcavitation.Therefo

6、re,itissignificanttostudythedynamicalperformancesofthissolenoidpilotvalve.Basedonthefluiddynamicstheory,thisthesisexploresthedynamicalperformancesoftheflowfieldinnerthevalvebyusingtheComputationalFluidDynamics（CFD）software.Firstofall,establishsteadymodelofthesolenoidpilotvalv

7、e,asthevalvemovetoitsmaximumopening,highpressureandhighvelocityperformanceofthefluidinnerthevalvehasbeengotten.Atthesametime,thereareseveralflowingwhirlpoolsexistinginnerthevalve,butcavitationphenomenonarenorexistedundertheidealworkingconditionwhenneglectsthetemperatureeffect

8、s.Forthesteady-statecase,theflowingstateandflowingtrendofthefluidund