滑阀流态切换的可视化研究.pdf

2 0 1 4年 8月 第 4 2卷 第 1 5期 机床与液压 MACHI NE T O0L ＆ HYDRAULI CS Au g ． 2 01 4 Vo 1 ． 4 2 No ．1 5 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 4 ． 1 5 ． 0 4 1 滑阀流态切换的可视化研究 陈元章 南京机电液压工程研 究中心 ，航空机电 系统综合航空科技重点实验 室，江苏南京 2 1 0 0 6 1 摘要利用 G a mb i t 、F l u e n t 等软件对电液伺服阀中的 自由流和附壁流两种流态之间的切换现象进行 可视化研究 ，仿 真 出流态切换 产生时滑阀副处的流场分布 ，并通过适 当的措施 ，消除 了流态切换现象 。 关键词 伺 服阀 ；F l u e n t ；流态切换 ；自由流 ；附壁流 ；流场 中图分类号 T P 3 9 1 ． 9 文献标识 码 A 文章 编号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 4 1 51 6 2 4 Vi s u a l i z a t i o n Re s e a r c h o n Fl o w S wi t c hi ng Phe n o me no n o f S l i d e Va l v e CHEN Yu a n z h a ng N a n j i n g E n g i n e e r i n g I n s t i t u t e o f A i r c r a f t S y s t e m， A v i a t i o n K e y L a b o r a t o r y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o n A e r o E l e c t r o me c h a n i e a l S y s t e m I n t e g r a t i o n ， N a n j i n g J i a n g s u 2 1 0 0 6 1 ，C h i n a A b s t r a c t T h e v i s u a l i z a t i o n r e s e a r c h w a s d o n e o n fl o w s w i t c h i n g p h e n o me n o n b e t w e e n t h e f r e e j e t a n d t h e r e a t t a c h e d fl o w s f o r t h e s p o o l o f t h e e l e c t r o h y d r a u l i c s e r v o v a l v e b y u s i n g G a mb i t a n d F l u e n t s o f t wa r e ．T h e fl o w fi e l d d i s t ri b u t i o n w h e n t h e fl o w s w i t c h i n g p h e n o me n o n o c c u r r e d i n s l i d e v a l v e p a i r w a s s i mu l a t e d ．T h e a p p r o p ria t e me a s u r e s t o e r a d i c a t e t h e fl o w s w i t c h i n g p h e n o me n a a r e a d o p t e d ． Ke y w o r d s S m w o v a l v e ；F l u e n t ；F l o w s w i t c h i n g p h e n o m e n o n ； F r e e j e t ； R e a t t a c h e d fl o w s ；F l o w fi e l d 有关试验研究指 出，滑 阀中的液流流动状态 ，在 一 定 条件下可能为 自由流 F r e e J e t ，而在 另一条件 下又 可 能 为 附壁 流 R e a t t a c h e d F l o w s 。所 谓 自由 流 ，就是液流从滑 阀的控制边流进或流 出的方 向与 阀 芯轴线方 向成 6 9 。 夹角 ，而 附壁 流 即液 流附 于某 一壁 上流 动。由于实 际伺 服 阀 的滑 阀结 构和 尺寸 多种 多 样 ，液流在 滑阀中的流动状 态又几 乎无 法直 接观察 ， 因此 ，在实际滑阀中，对影响液流状态的各种因素进 行全面的彻底的研 究十分 困难 。但是试 验发 现 ，液流 流经滑阀时 由一种流动状 态转化 为另一 种流 动状态 ， 伴随 液 流 流 动状 态 转 换 的 磁 滞 现 象 F l o w h y s t e r e s i s ，同时还可能出现空穴 。空穴 数大小 影 响两种流 动状态切换边界 ，影响液流切换 磁滞宽窄。所 以 ，研 究电液伺服 阀中的流态切换问题是必要 的 。 本文作者利用 C F D技 术对 滑 阀级 的流态 切换进 行 了可视化研究 ，从而可 以清楚地看出液流流态切换 时滑 阀处 的流场分布情况 ，以及流态切换时候对输出 流量 的影响 。 常用 的 C F D软件有 很多 ，本 文选用 G a m b i t 进 行 网格 的划分 ，F l u e n t 进行仿真求解 。 1 仿 真模 型 某型伺服 阀的滑 阀副部分结构如 图 1 所示 ，该伺 服 阀是两 位两 通 电液 伺 服 阀，未 施加 控制 信 号 的时 候 ，伺服阀输出流量最大 ，随着控制信号的增加 ，伺 服阀滑阀开度减小 ，输 出流量减小 ，当输 出流量 降低 到一 定程度 ，输 出流量保持不变 ，输 出流量 与电流的 关系曲线见图 2 。 图 1 滑阀结构图 对图 1 所示的滑阀副结构进行适合 F l u e n t 数值求 解 的模型抽离并做适 当的模型简化 ，抽取后 的模型见 图 3 ，图中 0 ． 5 m m，H 1 ． 8 m m。 对 图 3所示 模型 利用 G a m b i t 进行 网格划 分 ，结 果见 图 4 。 一 图 2 流量 一电流的曲线图 图 3 滑阀模型 图 收稿 日期 2 0 1 3 0 6 2 1 作者简介 陈元章 1 9 8 1 一 ，男 ，学士，工程师，研究方向为电液伺服阀产品设计。E m a i l y u a n z h a n g 0 6 0 9 s i n a ． c o n l 。