基于Fluent的不同阀芯与阀体组合的数值模拟研究.pdfVIP

学兔兔 第1期 (总第164期) 机 械 工程 与 自动 化 NO．1 2011年 2月 MECHANICAL ENGINEERING ＆ AUT0MAT10N Feb． 文章编号：1672—6413(2011)01—0025—02 基于Fluent的不同阀芯与阀体组合的数值模拟研究 闫登强，卿德藩，李 岚，邹家柱，艾青锋 (南华大学 机械工程学院，湖南 衡阳 421001) 摘要：从理论上分析液压节流阀的最佳结构形状，利用Fluent软件对不同结构阀芯-9 N体组合形式内的流场 和压力梯度进行分析。分析得出：单独改进阀座或阀芯时，阀芯对内部流体流动影响较大；在所建立的模型中， 双锥面阀座-9单锥面阀芯结构的组合阀内流体流动最稳定。 关键词：Fluent；流场；压力梯度；节流闽；数值模拟 中图分类号：TH137．52 2 文献标识码：A O 引言 由于模型具有面对称性，采用1／2模型进行计算。 阀类元件是液压系统中重要的控制元件。各种控制 在Gambit中进行网格划分，在入口与出口处采用较 阀均是在油路中设置障碍，阻碍或节制流体的流动，以 粗的网格，阀口节流处的速度和压力梯度较大，对此 达到所要求的控制效果。阀内流体的流动情况对阀的冲 处网格进行局部细化处理。 击及噪声有很大的影响，因此研究阀内流体的流动情况 所有的阀都在 2O 9／5的开度下模拟内部流场与压 有重大的意义。王东等人对水压节流阀的新型设计及其 力梯度的情况，在Fluent软件中采用求解压力耦合方 计算进行了研究_】]，张晓东等应用Fluent对锥形节流 程组的半隐式SIMPI E方法求解，紊流模型采用标准 阀的流场进行了数值模拟 J杨国来等对不同开度和压 一 ￡双方程。流体密度为863 kg／m。，动力粘度为 差下的流场进行了仿真分析l_3]。随着CAD／CAE技术 0．05 Pa·S ]。 入口速度为5 m／s，入口湍流参数设定 的发展，尤其是计算流体动力学技术的发展，对节流阀 为入口湍动能足和湍流流动耗散率 e。出口设定压力 进行流场数值模拟成了目前对节流阀进行设计及优化 出口，流体出口压力设定为0 MPa。设置对称边界条 的重要手段。本文对传统的阀体与阀芯结构提出了几种 件，对称法向速度为零，对称的所有变量的法向梯度 改进方案，应用Fluent对其内部流场及压力场进行分 为零 。 析，并与传统结构进行比较。 1 模型的建立及求解方法 1．1 物理模型的建立 根据实际情况，首先在Pro／E中建立普通节流阀 的结构模型，然后建立改进型的阀芯与阀座结构模型， 如图1所示[4]。本次模拟共构建了区别于普通结构(见 进油口 进油口 图1(a))的9种模拟模型，图1(b)是将阀座沉割槽及 (a)普通闺芯与阀座结构 (b)锥面阎芯与阀座结构 其阀芯改为锥面形式，锥角均为90。；图1(c)是将阀座 沉割槽及其阀芯改为圆弧面形式；图1(d)为将阀座沉 割槽改为双端锥面，在靠近进油口其锥角为90。，另外 一 个锥面的锥角为130。，阀芯为单锥面且锥角为130。。 其余6种模型是分别只改阀芯或阀座结构得到的，其 单独结构形式和图1(b)～图1(d)的阀芯与阀座相 进油口 进油口 同。