基于CFD的液压支架用手动先导操纵阀的设计与研究

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综采设备中,液压支架作为重要的组成部分,保证了采煤工作的安全性和高效率。其控制系统的核心元件之一——液压阀对整个系统的可靠性和稳定性起着重要作用。对液压阀内流体流动特性的研究能够为阀的设计和结构优化提供依据,从而改善和提高阀的工作性能。  本文以一种液压支架用手动先导操纵阀为研究对象,在现有产品结构的基础上,针对其不足并结合现状,对操纵阀手柄控制机构和先导阀内部部分结构进行改进,并重新计算相关尺寸,运用三维造型软件UG建立了阀的实体模型,利用计算流体动力学分析软件FLUENT对阀内流体的流场进行了数值模拟,获得了阀内流体的流动特点,通过可视化分析得到了相关结论。模拟结果为该操纵阀的设计和结构优化提供了理论指导和参考依据,缩短了研制周期。  建立了先导阀内部流道的三维几何模型,采用单相湍流模型,通过数值模拟得到了先导阀内流体三维流场的压力云图、速度矢量图、湍动能云图以及流线图,分析了先导阀内流体压力、速度和湍动能的分布与变化趋势以及阀内流体的流动轨迹,通过计算发现先导阀内没有产生气穴,但漩涡区的产生导致了一定的能量损失。在保持其他参数设置不变的情况下,改变出口压力对先导阀内流体的三维流场进行了仿真,对比发现进出口压差越大时,先导阀内总压降越大,速度也越大,相对更易产生气穴,漩涡区域变大,能量损失也更为严重。  分别对主阀内流体的流场进行了二维和三维的数值模拟,得到了主阀内流体的流场中各物理量的变化规律,分析了主阀内流体的流动特性。对比发现二维流场和三维流场进口纵截面的仿真结果差别不大,但对于进口和四个通液孔横截面上压力、速度的变化情况二维流场则没有体现出来,二维模拟存在一定的误差,三维流场仿真结果更接近真实情况。  
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