基于动网格的液压滑阀流固耦合分析

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1、基于动网格的液压滑阀流固耦合分析张顺锋张胜王强何晓晖崔言伟解放军理工大学野战工程学院釆用基于动网格的流固耦合分析方法，建立了液压滑阀开启过程的三维动态数值分析模型，计算阀芯在驱动力、流体力和弹簧力共同作用下的运动分布、应力变化和形变。结果表明:提供一种分析液压滑阀开启过程的数值仿真方法，阀芯在开启完毕达到稳态后仍有小幅振动；阀芯的径向形变主要发生在阀杆上，且变形量随时间产生小幅波动；阀芯由于油液的冲击在入口处产生较大变形并在台肩与阀杆连接处产生应力集中，釆用cro方法得到的液压滑阀运动分布、应力变化、形变和理论值的误差在可以接受的范围内，证明了仿真的可靠性。关

2、键词：液压滑阀;动网格;流冏耦合;动态仿真;基金：国家自然科学基金(51175511)Fluid-structureInteractionAnalysisBasedonDynamicMeshforHydraulicSpoolValveZHANGShun-fengZHANGShengWANGQiangHEXiao-huiCUIYanieiCollegeofFieldEngineering，PLAUniversityofScienceandTechnology:Abstract：Athree-dimensionalmodelofhydraulicspoolvalv

3、eforthedynamicsimulationisestablishedtoobtainmotiontrail,stressdistributionanddeformationofthespoolunderthecombinedactionofspringforce,drivingforceandflowforcebythefluid-structureinteractionanalysismethodbasedonthedynamicmesh.Theresultsshowthatthespoolvibratesslightlyafterreachingth

4、esteadystate，andanumericalsimulationmethodforanalyzingtheopeningprocessofhydraulicspoolvalveisprovided.Theradialdeformationofthespoolmainlyoccursontherodandthedeformationfluctuatesslightlywithtime.Becauseofthehydraulicimpact,thespoolproducesalargedeformationattheentranceandgenerates

5、thestressconcentrationattheconnectionbetweentheshoulderandthestem.Theparameters’valuesofnumericalsimulationobtainedbyCFDareconsistentwiththetheoreticalvalues，andtheerroriswithinanacceptablerange,andthereliabilityofthisnumericalanalysismethodisproved.Keyword：hydraulicspoolvalve;dynam

6、icmesh;f1uid-structureinteraction;dynamicsimulation;引言在液压滑阀的仿真研宄中，动态模拟是目前研宄的热点。对液压滑阀动态开启过程的仿真处理主要有两种方法，其一是预先定义阀芯的运动，给阀芯一个固定的开启速度[1-4]:其二是阀芯不动，通过阀芯N腔屮的流体运动来模拟滑阀的动态开启过程。而实际工作中阀芯和流体会相互作用，阀芯的幵启是一个复杂的非匀速的过程，因此仿真中必须考虑流体-结构耦合问题包1。张蕊肀M对阀芯及其周围流场进行了单向流固耦合数值模拟，即先对流场轨迹进行计算，然后将其中的主要参数作为强迫力加载到固体结

7、构上，通过流场分析实现单向流固耦合数值模拟。需要指出的是，流固耦合问题并不仅仅是流体问题和固体问题的简单相加，通过流体-结构公共界面上的连续性相容条件进行耦合是一个高度的非线性问题m。阀芯与液压油是双向耦合的作用，流体对阀芯运动会产生较大影响，阀芯的运动及变形反过来又会影响流体的流动状态M。针对上述问题，以仿真分析软件ACE+为平台，采用基于动网格的双向流固耦合仿真分析方法，对液压滑阀的动态开启过程进行Y模拟计算。1三维几何模型和网格划分液压滑阀一般由多个阀体内腔组成，根据相似性原理，主要研宄其中的一个内腔。以P-B口开启过程为例，其构造示意图如图1所示。图1

8、液压滑阀结构图由于滑阀阀芯和流域的对称