新型旋转高速开关阀内部流场动力分析与仿真优化

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1、应用与试验2012年第3期(总第119期)·机械研究与应用·新型旋转高速开关阀内部流场的动力分析与仿真优化苏朱明，陈健，舒剑平(广东工业大学，广东广州510643)摘要：对一种新型旋转高速开关阀的原理和对阀芯自旋转动力进行分析，结合Ansys／workbench对阀内部流场进行仿真。仿真结果表明，可以利用在输出导向节的设计来增加阀芯的自旋转动力，无需外加驱动能量，利用流体自身动能提高阀芯自旋转速度，从而提高了阀的开关频率。关键词：旋转；高速开关阀；Ansya／workbeneh；流场；开关频率中图分类号：TH122文献标识码：A文章编号：1007一~14(2o

2、12)o3—0082—02DynamicanalysisofinternalflowfieldandsimulationoptimizationforrotaryhighspeedonofvalveSuZhu-ming，ChenJian，SuJian-ping(Guangdonguniversityoftechnology，guangzhouguangdong510643，China)Abstract：Inthispaper，theanalysisoftheprincipleofanewhighspeedrotaryon／ofvalveandtheself-r

3、otarypowerofthespoola1．epresentedbysimulatingtheinternalflowofvalvefieldwithAnsys／workbench．Thesimulationresultsshowthattheself-rotarypowerofthespoolcanbeineresedbythedesignoftheoutput-orientedsectionwithoutexternaldrivingenergy．Thewtationalspeedofthespoolisimprovedbymakinguseofthee

4、nergyofthefluiditself，therefortheswitchingfrequencyofthevalveisincreased．Keywords：rotary；highspeedon／ofvalve；Ansys／workbench；flowfled；theswitchingfrequency1引言阀芯旋转。随着阀芯的旋转，流体被选择性的流向应在液压控制系统中，高速开关阀具有工作可靠、用或流回油箱，形成PWM输出，而喷嘴与阀芯的相维修方便、对油液污染不敏感以及便于与计算机连接对位置决定了PWM，可调范围为O％～100％。等特点⋯，应用范围非常广

5、泛【2J。目前，国内外对高由一个小型摆线计量泵和激光测距等组成闭环速开关阀仍然处于研究阶段，解决高速开关阀存在的控制系统实现对喷嘴与阀芯的相对位置的控制，如图高频响和大流量之间矛盾势在必行。新型旋转高速2所示，摆线计量泵的输入输出分别连接阀套的两开关阀成功的解决了这个问题，是一款非常有前景的端，通过把左端液压油抽@vc~t．rt高速开关阀。笔者研究阀芯自旋转动量矩，通过仿真到右端来或者把右端的阀内部流场，提出从结构上优化开关阀的方法，提高液压油抽到左端去，实现阅芯自旋转动力，提高快速响应能力。阀芯的运动。由于喷嘴2新型旋转高速开关阀的结构及工作原理J固定在阀套

6、上，喷嘴与阀芯的相对位置和PWM是毯一一对应的关系，从而该图2轴向闭环控制系统闭环系统实现对PWM的控制。3旋转动力分析(a)(b)旋转开关阀的夹心节旋转动力通过二维稳态流图1旋转高速开关阀原理动系统动量矩方程来分析，并以平均速度代替出入口截面的速度[4】。如图3所示，喷嘴喷出的流体切向冲如图1(a)所示，阀芯可分成三节，3个喷嘴均匀击叶片，流体经过叶片的导向后流向轴向通道的速度分布阀套上。中间夹心节为PWM部分，6个螺旋叶方向都是向着轴心，控制体净输出的动量矩流量全部片交织形成腔体，沿着阀芯圆周展开，形成面是形状贡献给阀芯的转动。如图3(b)所示。为三角形的

7、交替，如图1(b)，A为通过轴向通道流向取喷嘴到轴向通道包含的流体空间作为控制体，应用的腔体，B为通过轴向通道流回油箱的腔体。喷喷嘴截面A，流向轴向通道截面：。嘴喷出流体冲击螺旋叶片，形成力矩作用于阀芯，使收稿日期：2012—05-12作者简介：苏朱明(1986一)，男，福建龙海人，硕士，研究方向：旋转高速开关阀。·82·