纯水液压锥阀气穴流场数值模拟研究.pdf

2 0 1 1年 3月 第 3 9卷 第 5期 机床与液压 MACHI NE r 00L HYDRAUL I CS Ma t ． 2 01 l Vo 1 ． 3 9 No ． 5 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 1 ． 0 5 ． 0 1 0 纯水液压锥阀气穴流场数值模拟研究 刘会 勇 ，赵青 1 ．贵州大学机械 工程与 自动化学院 ，贵州贵阳 5 5 0 0 0 3 ； 2 ．贵州大学土木建筑工程 学院，贵州贵阳 5 5 0 0 0 3 摘要根据纯水液压锥阀的结构特点，在 G A MB I T软件中建立纯水液压锥阀模型，并在F L U E N T软件中进行求解计算 ， 研究纯水液压锥阀气穴流场。仿真结果表明，锥阀内部气穴发生的位置和程度与压力的分布有直接关系。研究结果对于纯 水液压锥阀的气穴控制有一定的理论和实用价值。 关键词纯水液压锥阀；气穴；流场；压力 ；C F D 中图分类号 T H 1 3 7 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 1 5 0 2 93 St u dy o n Nu me r i c a l Si mu l a t i o n f or t h e Fl o w Fi e l d Ca v i t at i o n o f t h e Hy d r a u l i c Po pp e t Va l v e UU Hu i y o n g ． Z H AO Q i n g 1 ． C o l l e g e o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g a n d A u t o m a t i o n ，G u i z h o u U n i v e r s i t y ，G u i y a n g G u i z h o u 5 5 0 0 0 3 ， C h i n a ； 2 ． C o l l e g e o f C i v i l E n g i n e e ri n g a n d A r c h i t e c t u r e ，G u i z h o u U n i v e r s i t y ，G u i y a n g G u i z h o u 5 5 0 0 0 3，C h i n a Ab s t r a c t Ba s e d o n t h e s t me t u r e c h a r a c t e ris t i c s o f t h e h y d r a u l i c p o p p e t v a l v e ，t h e mo d e l o f t h e h y d r a u l i c p o p p e t v a l v e w a s e s t a b l i s h e d i n GAMB I T，a n d t h e c a l c u l a t i o n wa s c a r r i e d o u t i n F L UEN T， t h e fl o w fi e l d c a v i t a t i o n o f t h e h y d r a u l i c p o p p e t v alv e w a s s t u d l e d ．T h e r e s u l t i n d i c a t e s t h a t t h e p o s i t i o n a n d t h e e x t e n t o f t h e c a v i t a t i o n a r e d i r e c t l y r e l a t i v e t o t h e d i s t ri b u t i o n o f p r e s s u r e i n t h e h y d r a u l i c p o p p e t v a l v e ．T h e r e s u l t p r o v i d e s s o me t h e o r e t i c a l an d p r a c t i c a l v a l u e f o r t h e c a v i t a t i o n c o n t r o l o f t h e h y d r a u l i c p o p p e t v alv e ． Ke y wo r d s Hy d r a u l i c p o p p e t v alv e ；C a v i t a t i o n；F l o w fi e l d；P r e s s u r e；C F D 纯水液压锥阀具有密封性好、动作可靠、结构简 单 、响应快 、抗污染能力强等特点，日益得到广泛应 用。由于纯水的汽化压力比矿物型液压油高很多，而 随着温度的升高，汽化压力升高得很快 ，纯水极易汽 化和沸腾。在液流中当某点压力低于液体在此温度下 的空气分离压时，原来溶于液体 中的气体会分离出 来 ，产生气泡 ，这就是气穴现象 。气穴不仅影 响锥 阀 的使用性能和精度 ，引起振动和噪声 ，而且还会产生 破坏锥阀阀芯和阀体表面的高压冲击波，流体中的微 粒会撞击表 面 ，造成锥 阀表 面的磨 损 ，缩短锥阈的使 用寿命。因此 ，研究纯水液压锥阀的气穴流场十分必 要 。 计算流体动力学是通过计算机数值计算和图像显 示，对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系 统所作 的分析 。常用 的计算 流体 动力学 软件为 F L U E N T和 G A MB I T 。F L U E N T是 用 于模 拟 和 分析 复 杂几何区域内的流体流动与热交换问题的专用计算流 体动力学软件。G A MB I T是专用前处理软件包，用来 为计算流体 动力 学数值 模拟生成 网格模型 ，主要功能 包括 建立几何模 型、划分 网格 和指 定边界 。 。 作者根据纯水液 压锥 阀的结构 特点 ，基 于 G A M B I T建立了纯水液压锥 阀模型 ，并 在 F L U E N T中进 行 了求解计算 ，研究了纯水液压锥阀的气穴流场。研究 结果对于纯水液压锥阀的气穴控制有一定的理论和实 用价值。 1 几何模型 其结 构 简 图如 图 I所 图 1 纯水锥阀的结构简图 示。 其中 进 口 A J直 径 d1 0 m m，出 口为 D E和 F G ，阀口开度 h可变，阀芯半锥角 3 0 。 ，阀腔半 径 r 2 0 m m，C D1 8 mm，A B3 0 mm。 收稿 日期 2 0 1 0 0 2 0 1 基金项 目贵州省 自然科学基金 黔科合 J 字 [ 2 0 0 9 ]2 2 3 4号 ；贵州大学引进人才基金 贵大人基合字 2 0 0 8 0 3 9号 ； 贵州省重大专项基金 黔科合重大专项字 2 0 0 9 6 0 0 3 号 作者简 介刘会勇 1 9 7 9 一 ，男 ，博 士 ，副 教 授 ，研究 方 向为 机 电系 统 的测 量 和 控制 。电话 1 3 5 9 5 1 4 9 1 2 5 ，Ema i l h ui y o ng l i u s o hu ． c o rn 。