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基于Fluent的某滑阀内部流场仿真与分析张静;高东玲;王晓辉【摘要】基于Fluent流场仿真软件,对某滑阀内部流场进行数值模拟和可视化研究.在相同计算条件下,分别对不同阀口开度下的三维模型进行稳态模拟仿真,得到滑阀内部流场的速度压力、流量特性以及流量系数的变化规律:在相同的压差条件下,随着阀口开度的增大,阀口处的最大速度、流场的最低压力、流量系数都随之降低.通过改变节流槽的形状进行仿真比较,得到流量系数与节流槽截面形状密切相关,在阀口开度相同的条件下,随着进出口压差的增大,半圆形节流槽滑阀的流量系数变化比较明显.研究为滑阀的优化提供了有效数据,并且对同类型产品的相关研究具有一定参考价值.【期刊名称】《液压与气动》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】4页(P56-59)【关键词】滑阀;流速压力;压力流量特性;流量系数;半圆形节流槽【作者】张静;高东玲;王晓辉【作者单位】兰州理工大学能源与动力工程学院,甘肃兰州730050;兰州理工大学能源与动力工程学院,甘肃兰州730050;兰州理工大学能源与动力工程学院,甘肃兰州730050【正文语种】中文【中图分类】TH137引言液压阀是液压系统中非常重要的元件，主要通过控制流体的压力、流量和流动方向来满足工作要求，使各类执行元件实现不同的动作[1]。
液压控制阀的内部结构比较复杂，主要由阀体、阀芯、操纵控制机构等主要零部件组成。
滑阀类的阀芯是圆柱形，通过阀芯在阀体孔内的滑动来改变液流通路开口的大小，以实现对液流压力、流量及方向的控制。
非全周开口滑阀具有水力半径大，抗阻塞的特点，其流量范围大，易得到较小的稳定流量，在液压比例阀和伺服阀中得到了广泛应用[2]，节流槽滑阀的特性分析对液压阀的性能提升起着很重要的作用。
近几年随着计算机科学技术的不断发展以及计算流体力学理论的丰富。
人们借助CFD技术对液压阀复杂内部流场进行数值模拟和可视化分析，成为液压领域的热点。
基于fluent的滑阀液动力研究及结构分析刘杰天津理工大学机械工程学院摘要：液动力是设计、分析液压控制阀及液压系统考虑的重要因素之一。
文中采用理论推导与CFD结合的方法，利用流体分析软件FLUENT进行不同开口度下的仿真实验，仿真研究了不同开口度以及不同边界条件的滑阀阀内的流场，分析了出口节流滑阀阀芯所受的最大液动力，并提出了优化方法。
所进行的研究工作对于系统建模分析和滑液动力的补偿研究提供了依据。
关键词：FLUENT 最大液动力优化设计The Research of Flow Force of Sliding Valve and Structural Analysis Based on FLUENT液压滑阀是流体传动与控制技术中非常重要的基础元件, 其作用是控制流体的流量及流动方向，对滑阀的受力和工作过程进行深入的研究就显得十分必要。
液压滑阀依靠圆柱形阀芯在阀体或阀套的密封面上作轴向移动而打开或关闭阀口，从而控制流体流向，常用于液压装置中，使运动机构获得预定方向和行程的动作或者实现自动连续运转。
它的特性为易于实现径向力的平衡，因而换向时所需的操作力小，易于实现多通路控制；工作可靠；制作简单。
液动力的计算在液压阀的受力分析中最为关键。
进行液压阀的设计、分析和试验时，必须对其工作过程中的力学特性有透彻的了解，其中最基本的就是对阀芯受力(量计算。
在液压阀阀芯受到的所有力中，最难准确计算的就是液动力。
液动力是影响液压阀性能的关键因素之一, 不仅决定换向阻力也影响阀的精确控制。
液动力对液压系统的性能影响很大，它不仅是设计控制阀所必须考虑的重要因素，而且其方程还是分析液压系统特性的基本方程之一。
尤其是在设计、分析和试验大流量液压控制阀时由于其阀芯液动力很大，液动力对阀及整个液压系统的性能影响更大。
对阀芯液动力的准确计算和有效补偿，是提高大流量液压控制阀及其系统操作舒适性、可靠性、安全性及节能的关键环节之一。
液动力对滑阀运动影响的仿真分析摘要：根据滑阀的工作原理及其工况，运用牛顿运动力学和流体运动力学建立其数学模型。
在MATLAB/Simulink环境下，对滑阀不同工况条件的数学模型进行仿真分析，研究分析稳态液动力和暂态液动力对滑阀时域内运动特性的影响。
分析结果表明，稳态液动力或暂态液动力的增大都会影响滑阀在时域内的运动特性，同时增大稳态和暂态液动力时，滑阀在时域内的运动特性重新分配。
关健词：液动力：滑阀：仿真分析中图分类号：TH1370引言滑阀常用于蒸汽机、液压和气压等装置，使运动机构获得预定方向和行程的动作或者实现自动连续运转。
滑阀机能的换向阀处于中间位置(Neutral Position)或原始位置(Normal position )时，阀中各油口的连通方式称为换向阀的滑阀机能。
滑阀机能直接影响执行元件的工作状态，不同的滑阀机能可满足系统的不同要求。
正确选择滑阀机能是十分重要的。
根据结构和动作特点，滑阀分为往复式和回转式两类。
往复式滑阀又有平面型单阀瓣、平面型双阀瓣和柱塞式3种。
柱塞式滑阀广泛用于液压和气动装置中。
当活塞到达左极限位置（行程终了）时，滑阀驱动轴被带动，使柱塞位置移至左边，切换流体的流向，p1压力的流体便流向B通道，进入压力缸的B′室，使活塞向右移动，A室中的流体则回流至通道 A并流向出口。
当活塞到达右极限位置时，滑阀的驱动轴又被带动，使柱塞位置回复到右边位置。
这样，滑阀使压力缸的活塞完成往复运动的一个周期动作。
如此不断循环，活塞便自动连续往复运动。
若使滑阀驱动轴处于中间位置，则活塞运动停止。
平面型单阀瓣滑阀的阀瓣因受到较大的压力差作用，在滑动面上产生的摩擦力大，动作不灵敏，易磨损。
它还因结构上的缺点，不能在小流量范围内调节，因而当机械设备在低负荷下运行时，经济性会降低。
平面型双阀瓣滑阀增加一副阀瓣），流量调节性能和阀瓣受力状况得到改善，但仍存在摩擦力大的缺点。
平面型阀瓣滑阀主要用于蒸汽机。
0引言多路阀作为液压系统中的控制元件，通过阀芯在阀腔内的轴向移动实现对流体流量大小、方向等的控制，但由于多路阀自身特性的影响，不可避免的带来噪声以及能量损失等问题。
因此，多路阀性能的好坏，影响整个液压系统的可靠性[1]。
1CFD 模型及解析假定1.1液压多路阀的三维模型通过建立液压阀的几何模型，来对其内部流场进行分析，需要对模型做一定的简化处理[2]。
在仿真时，仅考虑与液压油直接接触的油道表面，将其余面删除；CFD 计算需要模型保持良好的水密性，故对进出口进行封闭处理。
简化后的模型如图1所示。
图1液压阀简化模型1.2解析假定在STAR CCM+软件中对多路阀进行仿真时，假定仿真模型满足以下条件：①该多路阀为理想多路阀，不存在制造及装配误差，及不存在任何缝隙和瑕疵；②流体为牛顿流体，不能够被压缩；③对于阀腔内流体重力和传热的影响不予考虑；④流场中不包含其他介质，为单相流不存在流固耦合；⑤采用46号液压油，并且工作时的温度保持在50°左右。
按照油液的粘-温特性选定液压油的粘度，采用密度为870.0kg/m 3的液压油，动力粘度为0.0261Pa-s 。
1.3网格划分及边界条件1.3.1网格划分对于试验模型网格的划分，借助STAR CCM+内置的网格技术，可以快捷全面的对模型进行网格化处理，本课题因为计算模型相对复杂，结构化网格不能满足，所以选用非结构化网格。
并且STAR CCM+提供的多面体网格也非常适合复杂的几何模型。
由于阀芯的结构相对微小，针对于整个多路阀设置的网格参数，对于阀芯来说相对偏大，所以需要对阀芯进行局部细化，以保证在进行模拟计算时，不会出现不必要的错误。
1.3.2边界条件本文的边界条件设置如下：①工作流体入口（Inlet ）：本文采用的是质量流量入口，进油口就是质量流量入口。
②工作流体出口（Outlet ）：本文采用的是压力出口，出油口就是压力出口。
③对于本文模型，阀道壁面很明显是静止的、无滑移的，因此在将阀道壁面定义为绝热且不发生滑移。
基于CFD的液压滑阀过流特性的稳态分析液压滑阀是液压系统的主要控制元件之一，其性能好坏直接影响到整个液压系统的性能。
本文应用软件PRO/E建立滑阀内部流道的三维模型，然后应用Gambit软件划分网格，最后运用Fluent软件对不同阀芯开度和不同流量下滑阀内部流场进行了数值模拟。
所做工作对于滑阀后期结构优化、了解滑阀过流特性具有指导意义。
标签：滑阀；Fluent；压力云图0 引言随着液压技术的不断发展，对整个液压系统或液压元件的性能要求越来越高，采用先进的设计方法或技术手段研究系统或元件性能，特别是其内部运行情况的研究对于提供有效的设计依据具有十分重要的意义。
液压滑阀是液压系统的主要控制元件之一，它通过改变阀芯和阀体的相对工作位置来实现对流体的压力、流量、方向的控制[1]。
流体流经阀内流道特别是滑阀阀口时，由于阀口过流断面面积的减小会造成一定的压力损失和能量的消耗，严重时甚至造成气穴现象，导致振动或噪声。
另外，流体流经阀腔时，由于动量的变化会产生液动力，对阀芯的操纵性能造成影响[2-3]。
因此，研究液压滑阀流道内流体的流动特性对于了解预测其内部流场压力、速度分布及其受力情况和后期的结构优化设计具有十分重要的意义。
本文采用CFD（Computational Fluid Dynamic）软件Fluent对液压滑阀在进口节流工况下采用单相流技术对其内部流场进行了定常仿真计算，分析了流量变化和阀口开度变化对于其内部流场的压力和速度分布的影响。
1 模型的建立液压滑阀的几何结构示意图见图1.其中a=7mm，b=4.5mm，c=4.5mm，阀杆直径d=6mm，长e=15mm，阀芯直径D=11mm.内流道建模时假设阀芯与阀体精确配合，无径向间隙。
应用参数化建模性能良好的软件Pro/E建立三维模型，由于滑阀内部流道呈面对称结构，在此仅建立了其半剖模型，以节省计算时间和计算机内存，并对进出口管道进行了适当延长。
应用软件GAMBIT对建立好的模型进行先线再面后体网格方式划分网格，体网格采用非结构化混合网格，如图2为开度为1mm时的网格模型图。
基于FluidSIM软件的液压传动系统仿真实训教学探索摘要：对基于FluidSIM软件的液压传动系统仿真实训教学的目的及意义进行了介绍，详细阐述了液压传动系统仿真实训的设计思路和内容，并以实例从专业的角度介绍了仿真实训教学的实施过程。
学生作为学习的主体，在教师引导下，通过实训项目将理论与实践有机地结合起来，不仅提高了理论水平和操作技能，还培养了学生团结协作、解决问题的能力。
关键词：FluidSIM软件；液压传动系统；仿真实训教学液压传动系统仿真实训教学的目的及意义《液压与气压传动》是一门集机械原理、机械设计、流体力学、检测技术和自动控制等多方面知识于一体的综合性课程，相关技术在机床、工程机械、交通运输、冶金机械、农业机械、塑料机械、锻压机械、航空、航天、兵器、石油与煤炭等许多领域应用相当广泛。
故该课程是机械类专业一门极其重要的专业基础课，且其实践性很强，旨在培养学生具有读懂一般机械液压系统原理图，并且独立运用所学知识综合分析和解决工程实际中机电液控制系统、液压与气动等相关问题的能力，以及设计中等复杂程度以下液压系统的能力。
但基本概念难以理解、元件结构复杂、系统工作过程抽象等，一直是这门课程教学的难题。
实践教学则一般停留在演示性和验证性实验上，很难构建新的回路，具有一定的局限性和欠缺。
基于FluidSIM软件的仿真实训教学可以帮助解决这一系列问题。
FluidSIM软件内置各种标准液压、气动、电气等元件库，具有方便快捷的绘图、设计功能和先进的机电液控制系统仿真功能。
在实践教学中应用FluidSIM软件对回路进行模拟运行和检验，能使学生清晰地了解各元件在回路各个运动阶段的工作过程，加深对元件和回路原理的理解。
利用FluidSIM软件对液压回路及控制系统进行仿真实验，使机械、液压、电气有机结合，能进一步加深学生对机电液控制系统的理解，并使学生能灵活地运用已经掌握的知识分析和解决实际问题。
FluidSIM仿真软件使用独立的液压及控制元件，很容易连接成不同的液压控制回路。
天津滨海职业学院毕业设计液压回路的仿真研究--FLUIDSIM软件液压回路设计作者：***院系：天津滨海职业学院机电工程系专业：机电一体化技术年级：2009级学号：***********指导教师：**毕业设计任务书设计题目：液压回路的仿真研究完成期限：自2011 年 9月 1日至 2012 年3月 30日止一、设计原始依据QCS014液压试验台，如图1；《FluidSIM液压手册》；《液压与气动传动》。
二、设计内容和要求图1内容：液压回路的仿真制作主要是分两部分，一，是要了解各种液压回路的组成，及各个元件的符号表示、在回路中起的作用。
二，是用FluidSIM软件制作液压仿真回路。
主要说的是FluidSIM软件的制作回路过程步骤。
FluidSIM软件制作回路主要分制作单体图形、组装、统一调配等几个步骤。
要求：细分就是制作液压元件的单体图形、根据液压元件的原理将这些图行进行组装，调整整个液压仿真回路。
我将所学的机械制图、液压与气动技术等学科知识有机的结合在一起，对自己今后的发展充满了信心。
一年里，自己对液压回路的不断了解,本着提高自我认知能力，勤劳动手原则，积极的把关于fluidsim仿真软件的各种知识快速吸收，通过不断的摸索，不断的修改再修改，最后把液压回路的仿真ct位图制作出来了。
本人签字：2012年 4月14 日毕业设计内容摘要本课题主要是对液压系统中调压回路（双向调压回路），卸荷回路（换向阀卸荷回路），释压回路（节流阀释压回路）进行研究，以了解它们的结构特点，工作原理；进一步提高观察，分析问题的能力。
首先对它们各部件进行分析，然后用FluidSIM软件进行零部件的造型，结合这些液压元件的原理将零件装配，并制成液压回路。
关键词：调压回路（双向调压回路），卸荷回路（换向阀卸荷回路），释压回路（节流阀释压回路），FluidSIM。
目录第一章液压实验回路05 第二章 FLUIDSIM 软件的介绍06 第三章调压回路07 第四章卸荷回路10 第五章释压回路15 致谢19 参考文献20第一章液压回路实验我在本次的液压回路实验中，主要是运用液压仿真软件FluidSIM进行实施操作的。
