【摘要】： 電液控制系統(tǒng)是液壓支架的重要組成部分。其中,主閥是該系統(tǒng)的關(guān)鍵元件,它的性能直接影響著整個支架系統(tǒng)的工作效率和穩(wěn)定性。本文運用計算流體動力學CFD(Computational Fluid Dynamics)軟件FLUENT對液壓支架電液控制系統(tǒng)中主閥的流場進行了仿真分析和理論計算。 按照主閥的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù),運用三維建模軟件PROE,建立了該閥流道的三維模型。并將模型導入FLUENT前處理軟件GAMBIT進行了網(wǎng)格的劃分。在FLUENT軟件中對流道模型的流場進行了穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬。然后根據(jù)仿真結(jié)果對主閥結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設計,對改進后的模型再做仿真分析,通過兩種模型仿真結(jié)果的對比,找到了影響主閥流道特性的因素。 在主閥流場三維數(shù)值模擬的過程中,對主閥加載和卸載時,不同邊界條件下流場的流動特性和力特性進行了仿真分析,得到了各物理量的分布規(guī)律。通過對閥內(nèi)部流場在不同壓差和不同開口度的邊界條件下進行數(shù)值模擬得到了穩(wěn)態(tài)液動力的值及其變化趨勢。并對由數(shù)值模擬和理論計算兩種方法得到的穩(wěn)態(tài)液動力值進行了比較分析,進一步驗證了數(shù)值模擬的正確性。 論文研究表明:閥開口度越小、壓差越大,則漩渦區(qū)越大,能量損失越大,加載過程中整個流道內(nèi)沒有氣穴產(chǎn)生,卸載過程中在回油口處有氣穴產(chǎn)生。在過流面積突變處,流動狀況最為復雜,產(chǎn)生了大量的漩渦,在其附近的閥腔內(nèi)液體有脫璧、回流、重新附璧的現(xiàn)象產(chǎn)生,壓力和能量損失也比較大。將閥體出口處的流道由彎道改為直道后閥芯所受的總作用力和穩(wěn)態(tài)液動力較之原模型都有所減小,整個流道內(nèi)液體的流動狀況得到明顯改善。因此,支架電液控制系統(tǒng)中,閥在小開口、高負載的工況下使用時受到的沖擊、磨損、變形和腐蝕是最嚴重的,引起能量和壓力的損失也是最大的。通過對改進模型的仿真分析,找到提高主閥工作性能的方法,以減小流道內(nèi)磨損、腐蝕和能量損失。 本文進行的研究工作為閥的結(jié)構(gòu)設計和優(yōu)化提供了參考依據(jù),對保證液壓支架電液控制系統(tǒng)可靠地工作,保證煤礦安全高效地生產(chǎn)都有一定的現(xiàn)實意義。
【圖文】：

主閥的應用回路Fig.2-3Thepracticalcircuitofelectrohydrauliccontrolvalve

(a)加載模型 (b)卸載模型圖 2-4 主閥流道的幾何模型Fig.2-4 The model of electrohydraulic control valve由于主閥的結(jié)構(gòu)復雜，建立出來的流道幾何模型也較為復雜，從圖 2-4 中可該流道既不具有軸對稱性，也非呈現(xiàn)面對稱性。對于這種情況來說，一般不宜采數(shù)值模擬，因為流道結(jié)構(gòu)的特殊性，導致進行二維數(shù)值模擬的偏差較大，不能真映液體在流道中的流動特性。所以本文要采取三維數(shù)值模擬的方法對主閥流場的況進行模擬。2.2 網(wǎng)格的劃分2.2.1GAMBIT 網(wǎng)格劃分工具介紹GAMBIT 軟件是面向 CDF 的前處理器軟件，，它將功能強大的幾何建模能力易用的網(wǎng)格生成技術(shù)集成在一起，包含全面的幾何建模能力和功能強大的網(wǎng)格
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TH137.52

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