基于CFD的液压滑阀阀芯表面热效应分析

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1、2013年3月机床与液压Mar．2013第41卷第5期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．41No．5DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．0：5．037基于CFD的液压滑阀阀芯表面热效应分析晏静江，周大海(西南交通大学机械工程学院，四川成都610031)摘要：在中高压系统中，液压滑阀会出现表面磨损甚至阀芯阀套卡紧的现象，针对此问题，建立了液压滑阀的计算机流体力学(ComputationalFluidDynamics，CFD)三维模型和稳态传热有限元模型(FiniteElementAnalysis，FE

2、A)，利用流固耦合(Fluid-SolidInteraction，FSI)方法，分析了黏性加热使油流温升显著导致阀芯受热膨胀的现象，得到阀芯在不同开口度和不同工作压力下的速度和阀芯温度分布，同时得到阀芯在流场温度和压力共同作用下的应力应变分析，为液压滑阀的设计提供了参考。关键词：滑阀；温度；压力；稳态；变形中图分类号：TP271+．31文献标识码：A文章编号：1001—3881(2013)5—145—5ThermalEfiectAnalysisofCoreSurfaceofHydraulicSpoolValveBasedonCFDMethodsYA

3、NJingjiang，ZHOUDahai(CollegeofMechanicalEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，ChengduSichuan610031，China)Abstract：Inthemiddleandhi【ghpressure：system，thephenomenonofsurfaeewearandevenblocktightofvalvecoreandcavitywouldbeoccurred．Aimingatthisproblem，thethree-dimensionalcomputa

4、tionalfluiddynamics(CFD)modelsandsteady-statefi—niteelementanalysis(FEA)thermaltransfermodelswereestablished．Byusingthefluid·solidinteraction(FSI)method，thephe—nomenonofvalvecoreinflatedbyheatobservably，becauseofviscousheatingmadethetemperatureenhancementofoilflow，wasana-lyzed

5、．ThevelocityandtemperaturedistributionofthevMvecoreinthediferentopeninganddifferentworkingpressurewasobtained．Atthesametime，thestressanddistortionanalysisofvalvecorewhichreactedjoinflybytemperatureofflowfieldandpressurewerefound．Referencesareprovidedonthedesigningofhydraulicsp

6、oolvalve．Keywords：Spoolvalve；Temperature；Pressure；Steadystate；Distortion在中高压系统使用过程中，经常会出现液压阀的质量守恒方程：热卡紧现象，这是由于节流槽口附近油液流动的速度塑+++O(pw)．：0a￡ayaz很高，液压阀黏性加热现象显著，槽口来不及将热量传递出去而造成局部温度升高。这种现象的产生会对其矢量形式为：液压阀的工作性能产生很大影响：轻度时会使液压元+div(p)=0件内的相对移动件如阀芯、叶片、柱塞、活塞等运动动量守恒方程：时的摩擦阻力增加，造成动作迟缓；严重时会使

7、液压元件内的移动件卡住，造成不能动作，手柄的操作力+div(JDu6)：div(grad~b)+s增大，如换向阀不能换向，柱塞泵柱塞不能运动而实式中：为通用变量，可以用来表示速度、压力等待现吸油和压油等，同时还增加了阀件的磨损，降低使求变量。等号左边为对流项，右边第一项为扩散项，用寿命，并且可能导致动作滞后失效等严重后果。因是扩散系数，为源项。此，对阀芯温度场的模拟和分析是十分重要的。作者能量守恒方程：采用CFD流固耦合的方法，研究了不同开口度和不同工作压力对节流阀油流温升和应力应变的影响。+div(pUT)_div(寺)1控制方程其中：C。是比热

8、容，为温度，为流体的传热系数，虽然流体流动和传热的现象十分复杂，但都受最Js为流体的黏性耗散项。基本的3个物理规律的支配，