基于浸入固体法的湿式离合器调压阀流场数值仿真.pdf

机械研究与应用 2 0 1 3 年 第3 期 第2 6 卷， 总 第1 2 5 期 研究与分析 基于浸入 固体 法 的湿式 离合器调压 阀流场数值仿真 郭昌盛 ， 林腾蛟 ， 吕和生 ， 何泽银 1 ． 重庆大学 机械传动 国家重点 实验 室 ， 重庆4 0 0 0 4 4； 2 ． 重庆齿轮箱有限责任公司， 重庆4 0 2 2 6 3 摘要 以船用湿式摩擦离合器调压阀内流道流场为研究对象， 运用浸入 固体方法模拟接脱排过程中调压阀阀芯的 运动状态， 建立了椭球形调压阀流体域和 固体域的三雏计算模型， 借助 C F X软件分析离合器接脱排过程 中调压阀内 润滑油的压力和速度分布情况。结果表明 油液流经阀口后， 压力明显下降， 并在阀口右侧形成低压区； 流速迅速上 升， 并伴有涡流和回流现象； 仿真结果与试验得到的调压阀压力试验曲线吻合良好。 关键词 接脱排， 调压阀， 浸入固体， 计算流体动力学 中图分类号 T H1 3 3 ． 4 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 7 4 4 1 4 2 0 1 3 0 3 0 0 0 1 0 3 Nu m e r i c a l Si mu l a t i o n o f Fl ui d i n t he Pr e s s ur e -r e g u l a t i n g Val ve o f W e t Cl ut c h Ba s e d o n I m me r s e d So l i d s M e t h o d G U O C h a n g s h e n g ， UN T e n g j i a o ， L V H e - s h e n g ，H E Z e - y i n J ．T h e S t a t e K e y L a b o r a t o r y o fMe c h a n i c a l T r a n s mi s s i o n ， C h o n g q i n g U n i v e r s i t y ，C h o n g q i n g 4 0 0 0 4 4 ， C h i n a ； 2 ．C NG p o w e r G e a r b o x C o ． ， L t d ， C h o n g q i n g 4 0 2 2 6 3 ， C h i n a Ab s t r a c t T a k i n g t h e fl o w fi e l d i n i n n e r c h a n n e l o f p r e s s u r e r e g u l a t i n g v a l v e o f ma ri n e we t f r i c t i o n c l u t c h a s t h e r e s e a r c h o b j e c t ， a n i mm e r s e d s o l i d s m e t h o d i s u s e d t o s i m u l a t e t h e m o v i n g s t a t e m e n t o f s p o o l i n p r e s s u r e r e g u l a t i n g v a l v e d u ri n g t h e e n g a g e me n t a n d d i s e n g a g e me n t p r o c e s s o f we t f r i c t i o n c l u t c h ．A t h r e e d i me n s i o n c o mp u t a t i o n a l mo d e l c o mp o s e d o f t h e fl u i d d o ma i n a n d s o l i d d o ma i n o f e l l i p s o i d a l v a l v e i s b u i l t ，t h e n t h e fl o w p r e s s u r e a n d v e l o c i t y d i s t r i b u t i o n i s a n a l y z e d b y t h e s o f t w a r e o f C F X．T h e r e s u l t s h o w s t h a t a f t e r fl u i d fl o w t h r o u g h t h e v a l v e p o r t ， t h e p r e s s u r e d r o p p e d s i g n i fi c a n t l y a n d f o r me d a l o w p r e s s u r e i n t h e r i g h t s i d e o f t h e v a l v e p o r t ，a t t h e s a me t i me ，t h e v e l o c i t y r a i s e d r a p i d l y ，a n d a c c o mp a n i e d b y t h e p h e n o me n o n o f e d d y c u r r e n t s a n d r e f l u x ．Th e r e s u l t s o f s i mu l a t i o n a r e i n g r e a t a g r e e me n t w i t h t h e p r e s s u r e t e s t o f t wo - s t a g e p r e s s u r e r e g u l a t i ng va l v e ． Ke y wo r d s e n g a g e me n t a n d d i s e n g a g e me n t ；p r e s s u r e r e g u l a t i n g v a l v e；i mme r s e d s o l i d s ；c o mp u t a t i o n a l fl u i d d y n a mi c s 1 引 言 调压阀是湿式摩擦离合器液压控制系统 中的重 要部件 ， 其性能的好坏会直接影响整个液压系统的控 制效果 。随着湿式摩擦离合器向大型化发展 ， 使用的 油量快速上升 ， 对液压系统中各阀件的匹配性和稳定 性有着较高的要求 。离合器接脱排过程中， 调压 阀内 流道流场普遍存在气穴 、 涡流和液压冲击等现象 ， 可 能会破坏流场的连续性 ， 而且可能引起噪声 和冲击 ， 使系统无法稳定的工作 。因此有必要对调压阀阀芯 运动过程 中流场特性进行仿真分析。 关于液压 阀的流体动力学问题 ， 国内外学者 已做 了较为深入 的研究 工作。S r i k a n t h ⋯、 程立 、 李惟 祥 ] 、 C h a t t o p a d h y a y _ 4 等采用 F l u e n t 或 C F X软件 ， 分 别研究 了不 同类型液压阀流场的稳态和瞬态特性 ； 吕 和生 、 何泽银 等利用 A N S Y S ／ F l o t r a n软件 ， 分析 了湿式摩擦离合器二级调压 阀的内部流场， 得出不同 开 口度下油液的压力云图和速度矢量 图， 但该研究仅 局限于流场的稳态仿真。 笔者以图 1 所示 的船用湿式摩擦离合器调压 阀 为研究对象 ， 借助 C F X软件对调压阀内流道 的流场 进行数值仿真 ， 研究离合器接脱排过程 中调压阀内润 滑油的压力和速度分布情况， 而后通过调压阀的油压 试验验证仿真分析结果的准确性 。 图 1 椭球形调压阀的结构示意图 1 ． 阀体2 ． 阀芯3 ． 弹簧4 ． 增压活塞 收稿 日期 2 0 1 3 0 4 1 2 基金项 目 机械传动国家重点实验室科研业务 费资助项 目 S K L MT Z Z K T 一 2 0 1 2 MS 0 6 作者简介 郭 昌盛 1 9 8 7 一 ， 男 ， 山东临沂人 ， 在读硕士 ， 研究方 向 机械设计及理论 。