纯水液压锥阀内部流场的cfd分析与可视化研究

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1、兰州理工大学硕士学位论文摘要摘要水压驱动技术作为人类可持续发展的一项环保、节能技术，将在一定程度上代替现已比较成熟的油压驱动技术。在水压控制系统中，锥阀是构成水液压系统一类重要的控制元件，同时水压锥阀也是产生能耗的一类主要元件，因此水压阀的性能对整个系统的性能起着至关重要的作用。由于水压锥阀是通过控制流体的流动来操作系统的，并且阀的压降主要来自于流体流经流道时的能量损失，因此，锥阀内部的流体流动状态就成为决定阀操作性能最为重要的因素。水压阀中的液压冲击、振动、噪声以及水压阀中的气蚀是研制水压阀过程中存在的主要难题，而

2、有限体积数值计算方法又被证实是一种可行而有效的流场计算法，因此应用有限体积法对水压阀流道内流场进行数值模拟和可视化研究，是非常有意义的，也是非常重要的。本文通过对水压阀模型的CFD稳态和瞬态解析，得到了水压阀内流场的速度分布、压力分布、紊流动能分布以及能量耗散率分布，据此对流道的结构进行了优化设计，同时也定性分析了流场分布(速度、压力、流动的分离与再附壁，旋涡的产生与消失等)与能量损失、负压分布等的关系，为设计出高效率、低能耗、低噪声的水压锥阀提供理论依据。关键词：水压锥阀；流场；CFD解析；可视化兰州理工大擎硕士学

3、位论文AbstractWaterhydraulics，asakindofnewtechnology，iswidelycaredbecauseofitsenvkonment·protectionsandenergy—savings．Water-hydraulicswilltakeplaceofOilhydraulicsstepbystep．Poppetvalvesarenotonlythekeycomponentsbutalsothemaincomponentsforenergyloss，SOthepropertyof

4、waterhydraulicvalvesissignificantforwaterhydrauliccontrolsystem．BecausetheoperationinwaterhydraulicvalvesiscontrolledbyflowfluidandthepressuredropresultsfromenergyIossofflowfluidpastvalvechannel，theflowstateoffluidinvalvesbecomesthemostimportantfactorfortheoper

5、ational．propertyofvalves．Hydraulicpound，vibrate，noiseandcavitationarethemainproblemsinwaterhydraulicvalves，andfiniteelementnumericalanalysisisprovedtobeaneffectivecomputationalmethod，SOnumericalsimulationandvisualizingresearchOiltheflowfieldinwaterhydraulicvalv

6、esbyapplyingfinitevolumemethodisveryimportant．Researchingonthepropertyofflowfieldinsidewaterhydraulicvalves，Aftersimulatingthemodelofwaterhydraulicvalves，thevelocitydistribution，pressuredistribution，energydistributioncanbeobtainedandrelationsbetweenthevalvechan

7、nelandtheenergyloss，thenegativepressuredistributioncanbeanaIyzed，whichoffersthetheoryfoundationfordesigningwaterhydraulicvalveswiththehi曲efficiency，lowenergylossandlownoise．K蟛word：Waterhydraulic，～valyes,Flowfield,CFDnumericalanalysis，VisuaIi雅ti蚰7PPP盹2兰州理工大学硕士学位

8、论文绪论第一章绪论1．1水压技术的发展历史水压技术并不是--I']新技术，水压技术的历史可以追溯到几千年前。早在公元前3世纪，Archimedes将螺旋桨原理应用于水泵中来实现农田的灌溉，埃及人在公元前200年左右首先发明了活塞泵，并用于灌溉；有记载表明，大约在公元前100年左右发明第一个水压马达，直到19世纪末才被人们利用；在公元100年，亚