液壓滑閥作為典型的液壓控制元件,也是系統(tǒng)故障易常發(fā)生的主要部件,其中閥內(nèi)熱載荷引起的微形變導(dǎo)致閥芯卡滯為常見故障之一。因此,深入微米尺度認(rèn)識液壓滑閥可靠性的本質(zhì),從微結(jié)構(gòu)層面揭示滑閥熱載荷卡滯現(xiàn)象對控制閥的設(shè)計都是具有十分重要的價值和意義。本文采用多物理場耦合的方法,以計算流體力學(xué)和計算固體力學(xué)為理論指導(dǎo),借助Fluent和ABAQUS軟件對U形槽滑閥進(jìn)行流固熱耦合計算,重點研究了閥口開度、閥口壓差和閥口流量對其熱特性的影響。通過分析可知油液具有粘性作用,在流經(jīng)閥口時由于面積突然減小導(dǎo)致流速瞬間增快,并伴有大量的渦,最終以油液溫度升高表現(xiàn)出來。固體閥芯在高溫油液的作用下溫度也逐漸升高,最終在熱載荷和應(yīng)力的作用下發(fā)生膨脹變形,破壞原始的配合間隙,致使滑閥出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象。論文的主要研究內(nèi)容如下:第一章,介紹了液壓滑閥在工程機械中的重要意義及其故障原因;概述了非全周開口滑閥及其卡滯現(xiàn)象;闡述了滑閥熱力耦合的研究現(xiàn)狀及閥口面積特性的研究現(xiàn)狀。第二章,介紹了多物理場耦合學(xué)科,并對流固熱耦合的計算過程和相關(guān)理論方法作了分析;結(jié)合節(jié)流槽的閥口特性,推導(dǎo)了U形節(jié)流槽滑閥的閥口面積計算公式并開發(fā)閥口面積計算軟件,為后續(xù)的仿真分析提供理論依據(jù)。第三章,概述了液壓油粘度的物理屬性,并建立U形節(jié)流槽滑閥計算模型,對滑閥的內(nèi)流場和閥芯進(jìn)行了流固熱耦合計算,分析了不同閥口開度和閥口壓差下滑閥油液的速度場、壓力場和溫度場,為研究閥芯的溫度分布奠定了基礎(chǔ)。第四章,概述了固體材料的熱物理屬性,分析了不同閥口開度和閥口壓差下滑閥閥芯的溫度場、應(yīng)力應(yīng)變場和形變場,結(jié)果表明閥芯在熱載荷的作用下發(fā)生膨脹變形,變形量隨著閥口壓差的增加而增大,隨著閥口開度的增加先增大后減小。第五章,研究閥口流量對滑閥熱特性的影響,計算分析了固定開口和相同工況下節(jié)流槽個數(shù)、節(jié)流槽尺寸、節(jié)流槽寬度和節(jié)流槽特征深度對滑閥內(nèi)流場和閥芯的影響。第六章,研制滑閥閥芯溫度場和形變場的測量裝置,對U形槽閥口處和配合間隙進(jìn)行溫度和形變測量。論文所提出的針對U形節(jié)流槽滑閥熱特性的研究方法,為進(jìn)一步對液壓滑閥的熱特性研究奠定了良好的理論和技術(shù)基礎(chǔ),同時對U形節(jié)流槽滑閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化提供了研究依據(jù)。
【學(xué)位單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH137.52
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究的背景及意義
        1.1.1 滑閥介紹
        1.1.2 卡滯現(xiàn)象
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 滑閥多物理耦合研究現(xiàn)狀
        1.2.2 閥口面積特性研究現(xiàn)狀
    1.3 課題主要研究內(nèi)容
第2章 多場耦合分析與閥口面積特性
    2.1 多物理場耦合系統(tǒng)
        2.1.1 計算流體力學(xué)和Fluent
        2.1.2 計算結(jié)構(gòu)力學(xué)和ABAQUS
        2.1.3 多物理場耦合MpCCI
    2.2 理論分析和方法
        2.2.1 流固耦合分析
        2.2.2 流固熱耦合分析
        2.2.3 流固熱耦合理論分析
    2.3 滑閥節(jié)流槽口特性分析
        2.3.1 節(jié)流槽結(jié)構(gòu)形式及特點
        2.3.2 U形節(jié)流槽閥口面積推導(dǎo)
        2.3.3 閥口面積計算軟件
    2.4 本章小結(jié)
第3章 U形節(jié)流槽滑閥內(nèi)流場熱特性研究
    3.1 液壓油粘度屬性
    3.2 數(shù)值仿真過程
        3.2.1 建立計算模型
        3.2.2 網(wǎng)格劃分
        3.2.3 邊界條件
        3.2.4 數(shù)值仿真的過程
    3.3 油液熱特性分析
        3.3.1 閥口開度對滑閥內(nèi)流場的影響
        3.3.2 閥口壓差對滑閥內(nèi)流場的影響
    3.4 本章小結(jié)
第4章 U形節(jié)流槽滑閥閥芯熱特性研究
    4.1 材料熱屬性
    4.2 閥芯熱特性分析
        4.2.1 閥口開度對滑閥閥芯的影響
        4.2.2 閥口壓差對滑閥閥芯的影響
    4.3 本章小結(jié)
第5章 閥口流量對滑閥熱特性的研究
    5.1 節(jié)流槽個數(shù)對滑閥熱特性的影響
        5.1.1 內(nèi)流場熱特性分析
        5.1.2 閥芯熱變形分析
    5.2 節(jié)流槽尺寸對滑閥熱特性的影響
        5.2.1 內(nèi)流場熱特性分析
        5.2.2 閥芯熱變形分析
    5.3 節(jié)流槽個數(shù)和寬度對滑閥熱特性的影響
        5.3.1 內(nèi)流場熱特性分析
        5.3.2 閥芯熱變形分析
    5.4 節(jié)流槽個數(shù)和深度對滑閥熱特性的影響
        5.4.1 內(nèi)流場熱特性分析
        5.4.2 閥芯熱變形分析
    5.5 本章小結(jié)
第6章 試驗設(shè)計
    6.1 試驗?zāi)康?br>    6.2 試驗原理及方案
        6.2.1 溫度場測量裝置
        6.2.2 變形場測量裝置
    6.3 試驗系統(tǒng)搭建
        6.3.1 溫度場結(jié)構(gòu)模型及測量儀器
        6.3.2 變形場結(jié)構(gòu)模型及測量儀器
        6.3.3 測試試驗臺
    6.4 試驗結(jié)果
    6.5 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
    1 總結(jié)
    2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表及錄用學(xué)術(shù)論文
附錄B 專利申請情況
附錄C 參與的主要科研項目與實踐

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 周祖鍔;趙世宏;曹崇文;;谷物和種子的熱特性研究[J];北京農(nóng)業(yè)工程大學(xué)學(xué)報;1988年03期

2 王裕文,譚玉山,顧崇銜;紅外熱成像及全息照相技術(shù)對膠接箱體熱特性的研究[J];西安交通大學(xué)學(xué)報;1988年05期

3 王同章 ,王武林 ,王立群 ,華威;燃煤流化床熱風(fēng)爐[J];江蘇工學(xué)院學(xué)報;1989年03期

4 丁良士,劉賡;雙層圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱特性的計算研究[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報;1989年04期

5 謝德體;;水田自然免耕土壤熱特性研究[J];西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報;1989年03期

6 祝夏雨;張浩;邱景義;傅凱;徐彬;于文海;;軟包鋰硫電池?zé)崽匦猿醪窖芯縖J];電池工業(yè);2017年06期

7 趙振興;林原勝;張克龍;劉洲洋;;海洋搖擺條件下超臨界二氧化碳傳熱特性的數(shù)值研究[J];中國科學(xué)院大學(xué)學(xué)報;2018年02期

8 張元橋;王妍;晏鑫;李軍;;刷式密封泄漏流動及傳熱特性的研究第二部分:傳熱特性[J];工程熱物理學(xué)報;2018年05期

9 葉宏;江利鋒;王西耀;莊雙勇;;相變材料模擬金屬構(gòu)件熱特性的數(shù)值研究[J];計算物理;2006年04期

10 劉昌宇;馬騰飛;李棟;吳洋洋;周英明;;光學(xué)物性對含石蠟玻璃窗動態(tài)光熱特性的影響[J];工程熱物理學(xué)報;2018年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前6條

1 馬術(shù)文;數(shù)控機床熱變形特性和熱誤差補償研究[D];西南交通大學(xué);2007年

2 張猛;干濕交替過程中土壤容重、水分特征曲線和熱特性的動態(tài)變化特征[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

3 王宏民;大功率LED應(yīng)用設(shè)計的熱特性分析方法研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2014年

4 劉木清;照明用LED光效的熱特性及其測試與評價方法的研究[D];復(fù)旦大學(xué);2009年

5 閆思博;高頻耦合電弧熱源特性及工藝性研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2012年

6 張曉;感熱平衡原理測定土壤水分蒸發(fā)的改進(jìn)及分解農(nóng)田蒸散的實驗研究[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 楊旭博;U形節(jié)流槽滑閥閥芯熱特性研究[D];蘭州理工大學(xué);2018年

2 王彬;液膜空化熱特性及微尺度效應(yīng)對機械密封性能的影響研究[D];江蘇大學(xué);2017年

3 洪斌天;液氮在微結(jié)構(gòu)表面上的蒸發(fā)傳熱特性[D];大連海事大學(xué);2017年

4 韓立;高功率半導(dǎo)體激光熱特性分析與熱管理技術(shù)研究[D];長春理工大學(xué);2017年

5 陳令;重型數(shù)控車銑復(fù)合靜壓轉(zhuǎn)臺熱特性調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用[D];電子科技大學(xué);2017年

6 張麗婭;高低溫環(huán)境下太陽能蓄熱特性數(shù)值模擬研究[D];東北石油大學(xué);2017年

7 劉鳳榮;不同加熱方式下儲罐內(nèi)原油傳熱特性研究[D];東北石油大學(xué);2017年

8 張俊強;基于雙重網(wǎng)格的流化床內(nèi)流動與傳熱特性的數(shù)值模擬[D];華北電力大學(xué);2017年

9 王文;高功率半導(dǎo)體激光器封裝熱特性的分析研究[D];長春理工大學(xué);2014年

10 韓露;槽式太陽能集熱器熱性能研究[D];華北電力大學(xué)(北京);2017年

本文編號：2874471