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电液控制液压支架用电磁先导阀的CFD分析

作　者: 李华君
导　师: 王慧
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 液压支架先导阀计算流体动力学动态分析
分类号: TH137.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

作为液压支架电液控制系统的的关键元件之一,换向阀对液压支架的性能有很大的影响。现有的基于先导驱动机制的换向阀,起驱动功能的电磁先导阀尺寸小、结构复杂、应用环境恶劣,其发展一直受振动、噪声、气穴等问题影响。目前,该电磁先导阀在我国研制成果尚不理想,这直接制约着我国综采工作设备的自动化发展程度,因此,对该电磁先导阀的研究具有重要意义。本文依托流体动力学理论,利用计算流体动力学(CFD)仿真软件,实现阀内流场的模拟分析。首先对顶杆式电磁先导阀建立稳态模型,模拟得出先导阀运动稳定后,固定在最大开口量时,阀内工作流体高压、高速的特性,此时,阀内流体形成多处漩涡,通过计算,在理想的工作情况下,忽略油温变化的影响,该先导阀内没有发生气穴现象。通过分析比较施加不同边界条件和固定不同开口量时,阀内流体的流动状态与发展趋势,得出不同结构参数与边界条件下,阀内流体的流速、压力的变化规律,以及液流发生漩涡强度的变化规律。在稳态分析的基础上,本文进一步对阀内流体开展动态分析,通过定义阀芯不同的运动速度,比较不同驱动条件下阀内流体的流动状态,对比结果显示:电磁先导阀的响应时间越快,其工作性能越好。对比稳态与动态仿真结果,动态结果更能反映实际阀芯的工作状态,其对阀内流场的仿真值更接近于实际值,因此,通过动态分析能为电磁先导阀的结构优化设计提供更为可靠的理论依据。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-10
1 绪论  10-18
  1.1 电液控制液压支架及其国内外发展概况  10-14
    1.1.1 国外液压支架发展概况  11-12
    1.1.2 国内液压支架发展概况  12-13
    1.1.3 液压支架电液控制系统的发展趋势  13-14
  1.2 国内电磁先导阀的研究现状与CFD 技术的发展前景  14-16
    1.2.1 电磁先导阀的特殊使用环境  14
    1.2.2 电磁先导阀研究的重要性  14-15
    1.2.3 电磁先导阀发展中存在问题  15
    1.2.4 CFD 技术在阀类元件的应用  15-16
  1.3 选题的意义  16-17
  1.4 本课题的主要工作  17-18
2 计算流体动力学  18-28
  2.1 计算流体动力学简介  18
  2.2 紊流模型  18-21
    2.2.1 层流与紊流  18-19
    2.2.2 紊流模型  19-21
  2.3 CFD 模型的离散  21-25
    2.3.1 CFD 模型的数值求解方法  21-22
    2.3.2 有限体积法  22-25
  2.4 FLUENT 软件  25-28
    2.4.1 FLUENT 简介  25-26
    2.4.2 用户自定义函数  26
    2.4.3 动网格技术  26-28
3 电磁先导阀模拟仿真  28-41
  3.1 电磁先导阀的工作原理  28
  3.2 网格模型与边界条件  28-30
    3.2.1 网格模型  28-30
    3.2.2 边界条件  30
  3.3 仿真结果分析  30-36
    3.3.1 漩涡现象的讨论  33-35
    3.3.2 气穴问题的分析  35-36
  3.4 改进措施  36-39
  3.5 本章小结  39-41
4 电磁先导阀稳态与动态模拟结果比较  41-56
  4.1 先导阀稳态模拟仿真  41-50
    4.1.1 概述  41
    4.1.2 不同的出口压力条件下的流场仿真  41-44
    4.1.3 不同开口量下的流场仿真  44-50
  4.2 阀芯运动情况下的仿真分析  50-53
    4.2.1 概述  50
    4.2.2 阀芯运动情况下的模拟结果  50-53
  4.3 阀芯稳态与运动情况下的结果对比  53-55
  4.4 本章小结  55-56
5 总结与展望  56-58
  5.1 总结  56
  5.2 展望  56-58
参考文献  58-60
附录A 攻读硕士学位期间发表的小论文  60-61
作者简历  61-62
学位论文数据集  62-63

电液控制液压支架用电磁先导阀的CFD分析

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