RTO正三通换向阀的数值仿真分析与结果

2020-08-20 10:10:06      点击:
RTO正三通换向阀的数值仿真分析与结果
1.稳态分析
RTO正三通RTO正三通换向阀具有K型阀口,大阀口开度2RTO正三通换向阀的mm和入口流量为15RTO正三通换向阀的L/min时的压力云图和油流线图.由图5可见,低压力区出现在阀口附近的阀体上,而不是常见的出现在RTO正三通RTO正三通换向阀上.这是由于阀口后环形通道的强节流作用造成的.
RTO正三通RTO正三通换向阀上的轴向液压力是指由于流体流动导致RTO正三通RTO正三通换向阀所受的轴向力(即液动力);RTO正三通RTO正三通换向阀上的轴向黏性力是指由于流体的黏性存在,流体沿RTO正三通RTO正三通换向阀表面流动时引起的轴向力(下称黏性力);RTO正三通RTO正三通换向阀上的轴向合力指液动力与黏性力的合力.
由CFD仿真计算获得的RTO正三通RTO正三通换向阀轴向液压力与由公式计算获得的稳态液动力不相等,这表明:由于流场不对称,液动力的计算不能简单的用式(2)计算获得,而必须通过对控制体的进入与流出动量积分后,求得单位时间净流出动量;由于阀口后部环形通道的节流作用,稳态液动力得到了很好的补偿,其方向指向开阀方向,综合考虑黏性力之后,作用在RTO正三通RTO正三通换向阀上的轴向合力是较小的.

2.RTO正三通RTO正三通换向阀移动时的瞬态计算
由于篇幅限制,本节仅讨论K型阀口的RTO正三通RTO正三通换向阀情况.U和V型阀口情况与其类似.与其他两种阀口相比较,V型阀口更易产生气穴.
为了清楚地了解阀口的开启和关闭过程流场的变化情况,应用Fluent中的滑移网格技术来解决该问题.给流动区域施加一个轴向速度,以模拟RTO正三通RTO正三通换向阀的运动.
与RTO正三通RTO正三通换向阀阀口关闭过程相比较,阀口开启过程的轴向力稍大,液动力和轴向合力方向均为X轴正向,为试图打开阀口方向.当阀口开度大于1.16RTO正三通换向阀的mm后,瞬态轴向力趋于恒定.阀口开度越小,瞬态轴向力越大.采用数据拟合技术,建立轴向合力与阀口开度之间的数学关系式,大误差在5%之内.
对于U和V型阀口可以获得类似的关系式.
当RTO正三通RTO正三通换向阀关闭至1.2RTO正三通换向阀的mm阀口开度时,油液的体积分数下降到0.51,位置与低压力区域一致,此处可能出现气穴.当阀关闭至0.5RTO正三通换向阀的mm阀口开度时,油液的体积分数下降到0.015.
与阀口关闭过程相比,阀口开启过程的气穴情况更为恶劣.当RTO正三通RTO正三通换向阀打开至阀口开度为1.2RTO正三通换向阀的mm时,油液的体积分数仅为0.27,直到阀口开度为1.7RTO正三通换向阀的mm时,油液的体积分数才接近0.51.RTO正三通RTO正三通换向阀在阀口2RTO正三通换向阀的mm附近振荡时轴向力的变化情况

当RTO正三通RTO正三通换向阀移动穿越大阀口开度2RTO正三通换向阀的mm位置时,轴向液压力相应有较大的突变,这是由于RTO正三通RTO正三通换向阀结构造成的,此处流动面积会突然增大或减小.因此,RTO正三通RTO正三通换向阀的移动应该避免超调,否则会发生振动.
关于气穴问题,当RTO正三通RTO正三通换向阀移动速度增加时,RTO正三通RTO正三通换向阀阀口关闭过程会得到改善,但开启过程将会恶化,表2可以解释这种情况.
*阀口开度为1.2RTO正三通换向阀的mm,流量为15RTO正三通换向阀的L/min.

3.流量变化时的分析
为了了解该液控RTO正三通换向阀合适的工作流量范围,采用Fluent中提供的用户自定义函数功能,改变入口流量从15~50RTO正三通换向阀的L/min.同样,在此仅讨论K型阀口情况.
关于气穴问题,油液体积分数值随流量的增加而下降.当流量<35RTO正三通换向阀的L/min时,油液体积分数>50%.当流量达到40RTO正三通换向阀的L/min时,油液体积分数下降至40%,靠近阀口部位的阀体上可能出现气穴.图12显示了随流量变化气穴状态的变化情况.当流量增加至50RTO正三通换向阀的L/min时,油液体积分数下降至16.6%,气穴现象加重.
综上可知,该阀的工作流量好不要超过35RTO正三通换向阀的L/min.