液动力最终版讲课.ppt

液动力仿真(实例) 建立一个Fluent单元 更新Fluent单元 打开Fluent 阀芯开度直接影响阀口过流面积，建立阀芯开度与流动阻力的关系，以不同的开度 h 建立模型并进行求解计算，得到阀的开度 h 与阀进出口压差Δ p 的关系 单向阀液动力仿真 开度与压差的关系曲线 单向阀液动力仿真 单向阀液动力仿真 阀芯受力与阀芯开度关系曲线 阀芯合力与阀芯开度关系曲线 4 基于FLUENT15.0的U形 节流槽滑阀稳态液动力仿真 主讲人：付虹 FLUENT15.0简介 Fluent 软件是 CFD 软件的一种，主要是用来模拟分析流体流动和热传导问题。它提供了结构化网格和非结构化网格，其中非结构化网格对处理具有复杂流场或者几何结构十分复杂的模型非常有效。极大提高计算效率。 图1 流场分析流程 三维模型的建立 图2 带U型槽滑阀结构图 三维模型的建立 图3 流场区域模型 图4 阀芯三维模型 进口 出口 三维模型的建立 图5 进行布尔运算之后的流场域模型 三维模型的建立 图7 阀的开度x=1mm 图8 阀的开度x=2mm 图9 阀的开度x=3mm 三维模型的建立 壁面1 壁面2 壁面3 壁面4 图10 滑阀端面图 网格的划分 使用ANSYS workbench15.0自带网格划分功能，划分非结构网格。若使用GAMBIT、ICEM-CFD进行结构化网格划分效果会更好。 图11 开度为1mm时，网格划分 图11 开度为3mm时，网格划分 模型初始化条件 ▲流体介质为液压油，密度：860kg/m3,运动粘度：4X10-5m2/s ▲液压油为不可压缩，为牛顿流体； ▲忽略流体重力势能对液压阀的影响； ▲假设系统中无热传导现象； ▲流场为单向流体； ▲阀中流场变化剧烈，为湍流，采用K-e湍流模型进行计算。 边界条件的设置 ▲INLET：进口设置压力边界条件，输入压力为5MPa； ▲OUTLET：设置出口压力边界条件为0 MPa； ▲设置流体区域为water-fluid材料； ▲阀芯与流体接触壁面边界类型为wall，分别定义为w1, w2 w3 w4，w5, w6； ▲其它流体与壁面接触的边界为静止无滑移壁面，边界类型为wall。 残差曲线 图11 开度为1mm时，残差曲线 计算结果 则该工况下的稳态液动力为：F=0.20247N，此时阀的开度为1mm。 计算结果 则该工况下的稳态液动力为：F=0.69587N，此时阀的开度为2mm。 计算结果 则该工况下的稳态液动力为：F=0.96522N，此时阀的开度为3mm。 图12 阀的开度为1mm时，端面压力云图 图 13 阀的开度为3mm时，端面压力云图 图 14 阀的开度为2mm时，端面压力云图 图 15 阀的开度为1mm时，流体域整体压力云图 计算结果 计算结果 阀的开度/mm 液 动 力 数 值 /N 4.三级电液伺服阀液动力 仿真实例 主讲人：王文 液动力仿真 这里对三级电液伺服阀主功率级滑阀流场进行仿真分析 液动力仿真 三级电液伺服阀主功率级滑阀流场分布情况非常复杂。研究发现此处流场具有非常明显的湍流特征，因此在仿真分析过程中，为了精确地描述出流体流经该处的运动状态，需要采用湍流模型。FLUENT软件自带多种湍流模型，如Spalart—Allmaras模型、RNG模型和标准 模型等。 这里选用Spalart—Allmaras模型，它有以下几个优点：(1)计算效率高(S-A模型模型在所有模型中是最经济的，因为它只需要求解出湍流粘性的输运方程)。(2)计算精度高(S-A模型对于求解有壁面影响流动的问题效果非常好)。 液动力仿真 滑阀的左右两腔为对称结构，且每个阀腔均为轴对称结构，因此为缩短仿真时间，提高效率，本文只建立了单个阀腔的 1/4 建模。 液动力仿真 这里想通过分析滑阀的开口量与流量和开口量与流量系数之间的关系来研究滑阀的零位流场特性和流态切换现象。研究过程中滑阀的开口量都很小，网格划分时极易造成最小体积为负和网格扭曲率过大的情况，影响计算结果的准确性。这里运用动网格技术仿真分析大开口区域的流场特性，并选用弹性光顺法进行网格划分，弹性光顺法一般只接受三角形网格的网格划分方法。 液动力仿真 当 0＜ ≤35μm 时，阀口流量系数随阀开口量的增加而迅速增大；此后随着阀开口量继续增加，流量系数基本趋于稳定。当 较小时，粘性力对