用ansys对海、淡水液压锥阀的流场解1

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1、用ANSYS对海、淡水液压锥阀的流场解析杨国来1司国雷1姬孝斌2卢堃1（1、兰州理工大学流体学院，兰州，7300502、兰州液压新技术研究所，兰州，730050）摘要：用ANSYS软件对海、淡水液压锥阀的流场进行解析，解析结果以可视化的速度场和压力场分布给出，从而针对锥阀过流特性的分析结果，对阀座和阀芯的结构进行改进——将阀座与阀芯直接相接都改为圆弧过渡；改进结构后，明显减小了压力损失和阀内的最小负压值。研究结果对设计低消耗、低噪音海、淡水液压锥阀有一定的指导作用。关键词：水压传动；锥阀；流场；ANSYS中图分类号：TH137文献标识码：文章编号：SimulationoftheFlowfi

2、eldInsideRawWaterHydraulicPoppetValveByUsingANSYSYangGuolai1SiGuolei1JiXiaobin2LuKun1Abstract::TheflowfieldinsidetherawwaterhydraulicpoppetvalveisanalyzedbyUsingthesoftwareofANSYS,thentheresultsaregivenbyvisualizingpicturesofthevelocityandpressurefield.ThestructureofthePoppetValve’coreandthepoppet

3、valve’sseatareoptimizedtobearc-linkedattheirdirectconnectionaccordingtoanalyzingresultoftheflowcharacteristic,theoptimumstructureobviouslyreducesthepressuredropandtheminimumnegativepressuregreatly.Theresultoftheresearchcangiveaguidefordesigninglowconsumption,lownoiserawwaterhydraulicpoppetvalves。K

4、eywords::Waterhydraulic;poppetvalve;Flowfield;ANSYS海、淡水液压传动技术是液压领域的前沿发展方向之一，它具有环境污染小、清洁安全、资源充足等优点，但也存在润滑性差、防泄露差和易腐蚀等问题，尤其间隙泄露大，严重降低了传动效率，影响了水压系统的应用和发展，因此，自20世纪80年代以来，世界各发达国家竟相开展水压传动技术的研究开发工作，日本、美国、欧共体等均成立了专门的水压传动委员会，目的是集中力量进行水压传动基础技术的研究，开发出高性能的水压元件和系统，并且目前也伴随着可持续发展和实施绿色制造的需要，所以必将促使水压传动的崛起和迅速发展。海、淡

5、水液压阀是构成海、淡水液压系统不可缺少的控制元件，由于水的理化性能不同于油，与液压油相比，水的粘度低、密度大、声速高、压缩性小，在同样的流道和工况下，流体表现出不同的过流特性。但是，由于目前我国CAD、CAT和CAM技术的应用处于初级阶段，产品设计还处于经验、静态设计阶段。FEA、模拟仿真技术和可靠性技术有待进一步推广等。因此，开发液压传动和控制技术的发展方向是：运用数值计算技术、FLUENT软件或ANSYS软件的可视化分析来优化流道结构，从而减少能耗、减少噪音，提高性能，提高设计和试验水平等。目前国内海、淡水液压控制锥阀存在的主要问题是：内部流道能量损失大、效率低、噪音大和寿命短的缺点。

6、本文用ANSYS软件对之进行可视化解析（速度分布、压力分布，旋涡的产生与消失等），进而定性确定内部流道的流场与流体噪音、能量损失机理等的关系，从而确定影响水压锥阀性能的主要因素，为开发和设计高效、低能耗、低噪音、低腐蚀的海、淡水液压锥阀奠定了理论基础，具有重要的工程意义。1、ANSYS分析的模型及解析假定锥阀在使用中根据流体流入流出方向不同，分为外流式（DivergedFlow）与内流式（ConvergedFlow）两种，外流式是水流的方向是从左向右，而内流式的水流方向与此相反。本文分析的模型是外流式锥阀，阀口mm为例进行研究。图1外流式液压锥阀结构简图ANSYS分析模型流体在锥阀中的流动

7、实际上是轴对称流动，考虑到流动的特性，用二维且流动区域的一半作为我们的研究对象。本文建立了两种ANSYS的模型：一种为常规的模型；另一种为改进的模型。用ANSYS划分网格，在ANSYS软件中，在meshtool工具栏中将1区域和3区域SizeElementedgelength设定为0.2，然后用preprocessor-meshtool-mapped对之进行网格划分；又因为1区域属于阀口节流面附近流速、压力变化比较大、形