广州升降车,  广州升降车出租,  广州升降车公司    偏导射流伺服阀前置级三维流场模拟仿真过程??    偏导射流伺服阀前置级模型，由偏转板、射流盘、上端盖和下端盖共同将内部流体围成流场空间。在三维建模过程中，先后建立了多种几何模型，并分别采用多种网格划分方式对其进行数值模拟。首先设置“大”字中“一横”的平面作为回油口，即中部矩形面，由于回油口离射流区域太近，导致仿真结果不收敛；又采用从两侧端面回油，但此方式流场的稳压效果不够好，所以不能采用两端面回油且回油口要远离射流区。模型二满足上述条件，但模型二的前置级体积过于庞大，需要划分大量网格，计算时的累计误差大，这样就对网格划分质量要求更高，仿真时计算时间也大幅度增加，并且导致仿真结果不易收敛。最后采用折中方式，模型三能够较准确的得到偏转板处于中位时的前置级内流场分布情况与流体运动规律，并且计算量适中。采用简化的偏导射流伺服阀前置级模型，进油口为一个圆面，中间的空心矩形为固体偏转板的位置，上面整个平面为回油口，稳压效果较好，更符合前置级内油液实际流动方式。

       １．２网格划分与求解器设置偏导射流机构的三维模型网格划分非常重要，各种微小的不良网格都会导致模拟结果不收敛或显著不正确，经过大量数值模拟，确定了此模型网格划分最佳方式。将ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ建立的前置级三维几何模型导入到Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ中，首先对三维模型进行简单的几何清理，保证几何体是封闭的，避免划分网格时出现错误。由于偏导射流伺服阀前置级三维几何结构比二维模型更复杂，所以需要对几何模型体更加细致切割，此模型共划分６１个区域进行分区处理，在射流口、Ｖ型槽和接收口等关键流场区域加密处理，加密区采用六面体与五面体的复合拉伸网格，以六面体网格为主。为减少计算量，缩短计算时间，其他部位采用四面体网格，并对远离射流区的网格逐渐增大，这样可以在不影响模拟精度的前提下，降低网格划分的难度和计算过程的复杂性。完成网格划分后，需要对一些质量低的网格进行重新调整，得到高质量的网格，最终得到的网格模型。模型中共有网格数量５８７１０１４个，其中二维网格有４２９４５３个，用于定义进出口及壁面，三维网格有５４４１５６１个，用于定义内部流体。关键部位采用的加密处理，网格大小为０．０１ｘ０．０１ｘ０．０１ｍｍ的六面体，并向外逐步过渡，直到增加到尺寸为０．０８ｘ０．０８ｘ０．０８ｍｍ的四面体网格。图形圆面设置为压力入口Ｉｎｆｌｏｗ，中间处的上面设置为Ｏｕｔｆｌｏｗ，其它的面设置成边界Ｗａｌｌ，面内包含的体形成一个Ｆｌｕｉｄ液体流域。为保证两种模型的仿真对比结论具有较高的可信度，文中采用控制变量法，即前置级三维模型仿真的求解器设置同二维模型仿真设置相同，都选择标准的ｋ－ｓ模型、采用分离式求解器、ＳＩＭＰＬＥ求解算法、二阶迎风格式离散方法，并选择压力入口、压力出口和固壁边界的边界条件，使用同种型号的航空液压油进行仿真。

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      ２三维仿真结果,   分析三维模型的数值模拟釆用与二维仿真同样的参数设置，并且使连续性等残差也降到在１０＃以下，但仿真时间与二维仿真相比大幅度增加，仿真时间超出４８小时，仿真过程中需要对求解器中的松弛因子进行不断调整，从第１５０００步开始的６条残差曲线，与二维模型相同，也是能量方程残差曲线收敛最快，连续性方程残差曲线收敛最慢。数值模拟过程中，入口流量稳定是判断仿真模拟收敛的必要条件，所以在仿真的同时还需要对入口流量进行监视，三维模型数值模拟质量流量曲线。曲线图显示入口流量稳定在0．0１２７ｋｇ／ｓ，结合三维模型结构尺寸和流体物理参数，计算出需要泵站流量大小为0．９Ｌ／ｍｉｎ，前置级三维模型一次射流口的平均速度为１８５．１ｍ／ｓ，可见三维模型比二维模型一次射流口平均速度大。最终得到的偏导射流伺服阀前置级三维仿真模型流场的速度与压力仿真云图，根据此模型，可以看出前置级三维模型流场外部表面层的速度与压力分布情况。为了观测偏导射流伺服阀前置级内部流场空间分布情况，分别截取前置级流场ＸＹＺ三个重要且典型截面的流场速度和压力云图。云图清晰地描述了一次射流、二次射流以及接收口附近冲击射流的流动形态，可以看出流场在Ｖ型槽内具有大幅度变化，其它流域压力和速度基本稳定。在前置级三维流场模型中，取与力反馈杆垂直的中间截面作为主要研究对象进行流场特性分析，截面的速度与压力云图。然后对三维模型进一步研究流体运动状态和流场分布情况，通过对比两种模型仿真结果，分析研究两者的异同点。总体上看，三维模型中间截面的速度与压力分布情况与二维模型非常相似，但在局部有着显著的差别。偏转板处于中位时，前置级的流场速度和压力分布都关于中心轴对称，前置级流体的速度范围为０至２０１ｍ／ｓ，最大速度同样存在于一次射流口处，其次出现在二次射流口。但与二维流场不同的是一次射流口射出的流体全部进入Ｖ型槽，并从二次射流口射出，Ｖ型槽内没有出现回流，射出后的流体撞击接收面后，流体沿着前置级壁面向两侧流动，部分流体经过一次射流口所在平面与偏转板之间的间隙重新进入Ｖ型槽后，与一次射流的油液相混合，再次从二次射流口射出撞击接收面，为接收腔保持着稳定的恢复压力，两接收腔压力大小为５３ＭＰａ。前置级流场压力范围为－１．５３ＭＰａ至２１ＭＰａ，进油口压力最大，最大负压区附着于劈尖的两端，范围很小，而在其它区域均显示为正压力，也就是说，在二次射流口两侧不会出现气穴现象。经过对前置级三维模型仿真结果的后处理可以得到流场的流线分布图，它可以更精确的研究前置级流体的空间运动情况和流场分布，更加直观的看出流体的运动轨迹，并可以与二维模型流体运动状态进行比较分析。在偏导射流机构内存在着强烈且复杂的垂向流动。整体流线图中下端为回油口，与油缸相连通，上面与封闭的力矩马达连接，空间流场流线关于中心面对称，局部流线图中可以看到油液从前置级一次射流口射出后，由于流体的附壁作用，流体在经过偏转板Ｖ型槽入口时，会形成空间立体漩涡，且漩涡旋转方向与一次射流流体运动方向相同，流体经过一次射流口射出全部进入Ｖ型槽，再次从二次射流口射出，证实了中间截面速度云图中得到的结论，从二次射流口射出的流体撞击接收口及平台后，会沿着接收面分别向两侧流去，流体随后向回油口的反方向螺旋上升，上升到模型顶部，由于上壁面的阻挡，大部分流体会沿回油口方向螺旋向下，直至从回油口流出，少部分流体会由于偏转板处多处漩涡的卷吸作用被吸收卷入，随后沿回油口反方向的壁面流去，并与之前从接收面流过来的流体混合，混合流体同样会分为两部分流走，一部分流出回油口，另一部分流进漩涡，在前置级流场中，流体的运动不断重复此过程。采用拉格朗日的方法观察流场内油液的完整的流动情况，流场内某一质点的完整流动流线，油液从进油口进入偏转板后，多次经过偏转板内以及偏转板上下两个间隙后，才最终流回背压稳压腔。发现三维流场流体流动的复杂性，远非二维模拟所能描述。流体在一次射流口和二次射流口进行简单的射流，在二次射流间隙向两侧运动回油，由于漩涡卷吸作用还要在一次射流间隙进行油液回流，继续进入偏转的Ｖ型槽，此过程与二维流场完全相反，并且二维模型中的流体会直接流出前置级，而不会出现沿反馈杆方向的螺旋空间漩涡以及在其他位置内的无规律的自由流动。

      由此可见，三维模型内的流体流动可以对偏导射流阀内的流动形态进行准确地描述。提取三维模型中间截面的仿真数据，将截面内每一点的平面坐标与其对应的压力值做一个立体直观图，可以更直接的比较出流场各处压力的大小，并且找到压力突变点，得到前置级三维模型流场压力分布情况，便于对流场状态的分析和与二维模型仿真结果做比较。根据压力分布直观图，可以看出中间截面的流场主要有进油压力、接收腔压力和回油压力三个压力面，每个压力面之间过渡迅速。此外，在分流劈尖上和射流附近等结构突变位置存在压力奇异点。

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