基于ADINA液压滑阀的流固耦合研究

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1、2012年12月机床与液压Dec．20l2第40卷第23期MACHINET0OL&HYDRAULICSVo1．40No．23DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．23．042基于ADINA液压滑阀的流固耦合研究刘罡，张俊俊，王江勇(西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室，四川绵阳621010)摘要：以ADINA软件的流固耦合求解器为计算平台，对液压滑阀进行数字模拟。分析滑阀内部流场特性、稳态液动力产生原因，研究入口速度和开口度对稳态液动力、阀芯等效应力的影响。研究结果有助于认识滑阀式换向阀的内部流场特性、稳态液动力的产生原因及变化规律和阀芯

2、应力分布情况，并对滑阀结构参数设计和性能优化起到一定的指导作用。关键词：滑阀；流固耦合；流场特性；液动力中图分类号：TH137文献标识码：A文章编号：1001—3881(2012)23—158—3ResearchonFluid-solidCouplingofSpoolValveBasedonADINALIUGang，ZHANGJunjun，WANGJiangyong(KeyLaboratoryofTestingTechnologyforManufacturingProcess(MinistryofEducation)，SouthwestUniversityofSciencea

3、ndTechnology，MianyangSichuan621010，China)Abstract：ThedigitalsimulationofthespoolvalvewascarriedonusingthesolverofADINA．Theinnerflowfieldofthespoolvalveandsteadyfluidpowerwereanalyzed．Theinfluencesofinletspeedandopennessonsteadyfluidpowerandvalvecoreequivalentstresswerestudied．Theresearchhel

4、pstoknowtheinternalflowfieldcharacteristicofspoolvalve，theproductionreasonandchangeruleofsteady—statefluidpowerandthestressdistributionofthevalvecore．Itoffersguidanceforthestructuralparametersdesignandperformanceoptimizationofspoolvalve．Keywords：Spoolvalve；Fluid—solidcoupling；Fieldcharacter

5、；Fluidpower液压阀是流体传动与控制技术中的重要基础元件滑阀一般由多个阀腔组成，由于相似性原理，用之一，主要功能是控制流体的流量及流动方向，其特其中的一个阀腔就能完全说明滑阀内部流体的流动状性会影响液压系统性能。随着科技的发展，高压、大态。图1为滑阀的结构简图，具体尺寸如表1所示，流量和高换向频率的滑阀式液压换向阀的应用越来越为阀口开度。广。液压油在流经阀腔时，因动量发生变化产生表1滑阀结构的尺寸参数mm的液动力会影响阀的换向操作和工作性能。作者利ABCD、D，EFX用ADINA软件对滑阀进行流固耦合数值计算，对滑754．56l1615阀在稳态下内部流场分布、稳态液动

6、力和阀芯的可靠性进行分析。1．2解析假定1模型和计算条件液压油在阀腔内的流动状态复杂，为了满足数值1．1三维模型解析的可行性，在建立有限元模型时应考虑主要因素而忽略次要因素。对实际模型做下列的一些基本假定：阀芯与阀套配合精确、没有径向间隙、无泄漏；油液为不可压缩黏性牛顿流体；流体在阀腔内的流动为定常流动；系统内部无热传导现象。1．3计算条件按表2、3设置模型的材料参数。进口速度大小分别为：20、40、60L／min，出口压力0．1MPa。阀芯的一个端面(图1中端面1)完全约束，模拟阀芯图1滑阀结构示意图与操作杆连接。收稿日期：2011—10—21作者简介：刘罡(1985一)，

7、男，在读研究生，研究方向为流体力学与数值模拟。E—mail：liugang—liu@126．corn。通信作者：张俊俊，E—mail：zhangjunjun@swust．edu．an。第23期刘罡等：基于ADINA液压滑阀的流固耦合研究·159·表2液压油材料参数开口越小，轴向液动力越大。由伯努利方程可知，流密度／(kg·m)890量越大，开口度越小；阀口前后的压力差越大，因此运动黏度／(mm·s)29流量与开口度都是通过影响阀口前后的压差来改变轴表3阀芯的材料参数向液动力的。开口度小于1．5mm时，轴