电液伺服阀用滑阀小开口度时阀口流动特性和阀芯变形研究

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1、分类号学号２０１３０３７０３０８１学校代码１０４８８密级硕±学位论文电液伺服阀用滑阀小开口度时阀口流动特性和阀巧变形硏究学位申请人：杨科Ｉ■学科专业－：机械工程指导教师：金晓宏教授答辩日期：２０１５年１１月２５日ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterinEngineeringOnFluidCharacteristicsandSpoolDeformationoftheSpoolValveinaS

2、mallOpeningforaElectro-hydraulicServoValveMasterCandidate：YangKeMajor：MechanicalEngineeringSupervisor：Prof.JinXiaohongWuhanUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430081,P.R.ChinaNov.2015摘要电液伺服阀是电液伺服控制系统的核心元件，其性能的好坏直接关系到控制系统的控制特性。目前，对电液伺服阀的研究主要集中在其控制特性上，而着重考虑主阀流动特性及阀芯变形对伺服阀性能影响的研究刚刚开始。

3、鉴于此，本文以通径为6mm的力反馈两级伺服阀主阀作为基本结构，结合计算流体动力学及数值计算的理论方法，运用计算流体动力学软件FLUENT及有限元分析软件ANSYS对其内流场及阀芯进行仿真研究，探讨伺服阀用滑阀小开口度时内流场流动特性及阀芯变形情况，主要工作有：（1）运用FLUENT流场仿真软件对主阀内流场进行静动态仿真，分析速度云图可知：随阀开度的减小，射流角不断增加，开口度为0.5mm时，射流角最小，约为52º，开口度为0.1mm时，射流角达到了86º；通过提取仿真计算数据，绘制阀口流量特性、稳态及瞬态液动力变化曲线，与理论曲线进行对比，讨论仿真值与理论值的差异。（2）

4、分别对周向均布不同开口个数及不同阀芯运动速度进行数值仿真，研究参数变化对阀口特性的影响，其结果表明周向均布8个开口的滑阀所受稳态及瞬态液动力更趋于理论水平，周向均布2个开口的滑阀所受稳态及瞬态液动力与理论值相差最大。（3）将流场仿真结果加载到ANSYS结构分析软件中进行联合仿真，耦合分析不同的阀口开度以及周向均布不同开口个数的滑阀主阀芯在受到流场冲击时的变形情况。由仿真结果可得阀芯开口度从0-0.5mm变化时，阀芯最大变形量逐渐减小；阀芯开口度从0.2mm到0.3mm时，阀芯最大变形量由8.54μm突变到8.58μm；阀芯凸肩变形很小，几乎可以忽略不计；随着周向均布开口个

5、数的增加，阀芯最大变形逐渐减小，周向均布八个开口时阀芯最大变形最小，约为2.73μm；但考虑设计成本，应选择周向均布四个开口。关键字：滑阀；小开口度；动网格；液动力；阀芯变形IAbstractElectro-hydraulicservovalveisthecorecomponentoftheelectro-hydrauliccontrolsystem,itsperformanceisdirectlydominatedtothecontrolcharacteristicofthecontrolsystem.Nowtheresearchmainlyconcentrateson

6、thecontrolcharacteristics,butthestudyontheeffectofvalvefluidcharacteristicsandspooldeformationtotheperformanceoftheservovalveisjustbeginning.Onaccountofthis,a6mmvalveoftwostageservovalveisusedasabasicstructure.Inordertoinvestigatetheinfluenceoftheflowfieldandspooldeformingofthespoolvalvef

7、orservovalvewithasmallopeningtothevalve,thetheoryofcomputationalfluiddynamics,numericalcalculationmethod,FLUENTandANSYS,wereusedtosimulatetheflowfieldandthedeformationofspool.Themainworkisasfollows:(1)Withthesimulationoftheflowfieldinsteady-stateandtransient-stateby