液壓滑閥液固熱多物理場耦合分析研究.pdf

1、液壓閥是液壓系統(tǒng)中普遍應(yīng)用的基礎(chǔ)元件，通過控制內(nèi)部流體的運動，諸如改變其方向、流量等，以此來實現(xiàn)執(zhí)行機構(gòu)的動作，而滑閥又是液壓閥中采用最多的控制閥形式。
　　在液壓閥中，閥芯和閥套的間隙配合影響著系統(tǒng)的整體性能，如果間隙過大，液壓油可能會溢出，影響到液壓系統(tǒng)的正常工作。反過來說，如果間隙過小，操作力會增大，并且可能引起閥芯卡緊。閥芯卡緊是一種常見的故障，嚴重影響到液壓系統(tǒng)的正常工作。而液壓閥內(nèi)，由于節(jié)流作用，油液通過閥口溫度會升高

2、，從而閥的溫度會升高。閥芯閥套隨著溫度升高會出現(xiàn)膨脹變形，從而改變了兩者之間的間隙，可能造成閥芯卡緊。綜上所述，對液壓閥的溫度和變形的研究具有重要的實際意義。
　　本文以Φ8通徑的三位四通電磁閥為研究對象，采用Pro/Engineer軟件建立幾何模型，在前置處理器Gambit軟件中進行網(wǎng)格劃分，聯(lián)合Fluent與Ansys軟件進行仿真模擬。由于液壓閥溫度升高是液壓油的粘性耗散的結(jié)果，要得到固體的溫度分布，必須先分析得到液壓油的溫度

3、場，所以先對流體部分進行流場分析，再對固體部分進行溫度分析和變形分析。
　　本文的主要內(nèi)容如下:
　　闡述了國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，介紹了有關(guān)流體力學(xué)的基本方法和理論，對進行流場分析所需要的控制方程和湍流模式做了簡單介紹。建立滑閥的三維模型，利用CFD軟件FLUENT對流體的壓力、速度、溫度等進行分析，得到不同工況下油液的壓力場、速度場和溫度場。結(jié)合流場分析得到的液壓油的溫度場，在ANSYS軟件的Workbench平臺上分析得到滑

4、閥的溫度場及其變形情況。
　　分析仿真結(jié)果，得出以下結(jié)論:
　　在流體的溫度場中，最高溫度出現(xiàn)在閥口后部流體與閥芯細軸相接處的壁面部分。由此推斷，發(fā)熱的原因是液壓油的粘性耗散。在相同的開口量和相同的壓差條件下，固體的最高溫度值要大于流體的最高溫度值，這是因為固體的比熱容小于流體的比熱容。
　　對比兩種變形，發(fā)現(xiàn)受熱產(chǎn)生的變形量要遠遠大于受壓力產(chǎn)生的變形量，所以受熱膨脹是閥芯閥套在半徑方向發(fā)生變形的主要原因。根據(jù)變形規(guī)律