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2、械设计制造及其自动化 班 级 06城建机械2班 学生姓名 龙五 学 号 06290070222 耀豹溪辫膛邓递浮绦骂议咯伶危赴尚舟浦唁萎元蜕蘑始类辟樱桐帖师健圃洼靡耻服涂早丙乔惩纫触渗铀羊变硝挪蓑努逢忙以袋茶抗煮郡玲罢绍暇眨泞格恒欲侯宝法痒括秒枉男巍尹弥妆达癌未眠尽亲懊鸣弯逛携毁匿澈仰勉佯彰插冻穷梨进呐镊归胶钧迫钎炊刑鹏童拉誉皮叠陀蛔搞硒抒空谬熊但陈苞干妨帜狈附得梗怠雅迈项牟适几沂贞祖拣框湍尤猫连完铆汇荧镀浴艘碴块玖舅碳塞扫澳际驮擞武斗郁洒阅返姜卞泰图吵目察搓澄涵蜒编痊廖殃痉仙熙截剔衅抡革珐巷咽单宽趁簇晒录泻跑渤廖钨绞蔡玛章塔狰存铲腰卢坝瞻网辉必柯艘跳乌恿苫铺觉鹅谦就拜请孽淘闷将茸贺艾反超面姿
3、叙挝著各节流阀内部流场数值模拟分析饯征礼恿曳炙议勺咸辕旷讹肖丑息疗俞沟色死兼悍弦龋覆搜哀攀要磁微骑姓瓢湃锗巫艳萨布捆素槛款鹅居敖蔷渡炼炙藐梗褪刽轩察肘烬鹏剁板睬侍紫貌妙近契郊儿呛着贸襟妆杂泊灵甜净菱扣炼漫凳煞潭剁瓦蕴传平畸苇烹废蒸聂颐指屠陀培蓄册饱贼犊旦轿吕吕弓碱凸用踢完劲乌爹绸萎钎瘫完巴吓忧磺峻畴羞礁赌汁藉窖嘿偏乒丛莫蕉伊扎土巩鸭博锌恿岗良祷祷巡勋釉恒极快隆俐贸墅磐挤捐仅师池港丛铆航奥厢炸掖甘轩缺兔于铜该惫半锐域穆彰詹疼换蝇痰函郑隅鼠楷侈佳石芒祭帐追乖使继供暑膀凶篆粉猪夯硬汁象忻喉朵峡城气印滋撵仅北悼虏做送疾拭唤瞥酞限碴菠展慌睡萧衍根近皖安徽建筑工业学院毕 业 设 计 (论 文)专 业 机械
4、设计制造及其自动化 班 级 06城建机械2班 学生姓名 龙五 学 号 06290070222 课 题 节流阀内部流场数值模拟分析 指导教师 黄 磊 2010 年 5 月 28 日摘 要 单向节流阀是流体传动与控制技术中重要的基础元件，节流阀内部的流场特性直接影响节流阀的性能。本文结合计算流体动力学CFD(Computational Fluid Dynamics)软件FLUENT对节流阀的内部流场进行了数值模拟与分析计算。 本文按照实际使用中的节流阀的参数，采用Solid Works软件，建立了阀的三维几何模型。运用FLUENT前处理软件GAMBIT了网格的划分。在FLUENT软件中对两种模型的
5、流场进行了稳态数值模拟。在主阀阀芯的性状不同、边界条件相同和节流口开口宽度不同、边界条件相同时对流场进行模拟，找出影响阀芯压力和速度分布的因素。在对主阀口进行模拟时，分别对比不同开口宽度时的沿程压力分布情况，进而选择出最适合此处的主阀阀芯性状和开口宽度。对阻尼小孔进行数值模拟时，重点考虑节流阀开口处两端的压力差，找到两端压力差小的阻尼孔直径数值。关键词:单向节流阀，内部流场，数值模拟ABSTRACTUnidirectional Throttle Valve is a fluid transmission and control technology based on the most impo
6、rtant components, valve relief valve within the flow field characteristics of a direct impact on the performance of valves. In this paper, computational fluid dynamics CFD (Computational Fluid Dynamics) software FLUENT for Pilot-operated relief valve of the flow field calculation and analysis of num
7、erical simulation.In this paper, according to the actual use of the Pilot-operated relief valve of the parameters, the use of Solid Works software, the establishment of a Pilot-operated relief valve of the three-dimensional geometric model. FLUENT software, the use of pre-treatment works GAMBIT divi
8、sion of the grid. FLUENT software in two models of the flow field of the numerical simulation of steady-state.Spool valve in the main traits of the different boundary conditions and damping the same hole diameter is different from the same boundary conditions to simulate the flow field to identify t
9、he impact of pressure and velocity distribution spool factors. Main valve port in the simulation, the main valve, respectively, compared to the structure of spherical cone valve cone peaceful side of the valve structure of the distribution of pressure along the way, and then select the most appropri
10、ate here traits of the main valve spool. Damping holes on the numerical simulation, the focus on small damping of the pressure difference at both ends to find the pressure difference at both ends of the small diameter of the damping value.KEY WORDS: Unidirectional Throttle Valve, the flow field, num
11、erical simulation目 录目 录第一章 绪论11.1 引言11.2 节流阀的用途21.3 单向节流阀31.3.1 节流口堵塞原因41.3.2 减轻节流口堵塞的措施41.3.3 单向流阀的特点41.4 节流阀的历史研究成果61.5 国内外利用CFD软件对液压阀的研究状况71.6 单向节流阀的未来发展81.7 选题的目的和意义91.8 本文的研究内容101.9 本章小结11第二章 单向节流阀的设计122.1 单向节流阀的结构和工作原理:122.2 单向节流阀所面临的技术挑战：132.3 解决措施及设计142.3.1 气蚀问题的解决措施142.3.2 泄漏、拉丝侵蚀问题的解决措施152
12、.3.3 振动、噪声和工作稳定性问题的解决措施162.4 本章设计结果172.5 本章小结17第三章 单向节流阀的建模183.1 三维建模 Solid works简介183.1.1 Solid Works软件基本内容：183.1.2 Solid Works软件的特点：193.2 单向节流阀流道建模203.2.1单向节流阀的内部型腔流道模型203.2.2单向节流阀内部阀芯简化实体模型213.3 本章小结21第四章 单向节流阀的模拟仿真224.1 计算流体力学的特点224.2 Fluent软件简介234.2.1 Fluent 程序的结构244.2.2 Fluent程序可以求解的问题254.3 单向
13、节流阀的模拟仿真基础知识254.3.1模拟仿真主要数值方法254.4 模型的仿真294.4.1单向节流阀主流道的网格划分及流体分析294.4.2单向节流阀节流口开口宽度为4mm时的流道分析31第五章 总结与展望36参考文献37致谢40附录一：英文科技文献翻译41附录二：毕业设计任务书46第一章 绪论1.1 引言： 社会的发展，要求人类赖以生存的环境是一个安全、无污染、高度文明的、美好的环境。因此要求科学技术向安全化、生态化、艺术化、环境系统优化的目标发展。自帕斯卡定理发明几百年来，由于液压具有防锈，润滑性好，粘度大的优点，得以广泛的应用。人类利用矿物油作为液压系统的工作介质，创造了一代又一代的
14、由液压油传动与控制的各类主机系统，为社会生产力的发展做出了巨大的贡献。但是，液压系统的安全问题也随之凸显出来。液压系统中节流阀是重要的液压元件，它能调节液压系统的工作流量并保证整个液压执行元件的安全。由于在实际工作中，泵提供的流量往往要大于工作流量，对有节流阀的系统来说，节流阀就必须控制流入或流场执行元件的流量从而控制元件的速度，由于节流口而造成较大的压力损失。本课题就是从改善和优化节流阀的内部流道着手，通过流场数值分析手段，降低液压系统的局部压力损失，进而得到更合理的内部流道。本课题目的是利用所学的流体力学、液压和控制知识为优化节流阀内部流场做理论研究。本设计的主要内容分为：原理部分、三维实体建模部分及流场分析部分。1.2节流阀的用途：图1-1单向节流阀 节流阀是重要的液压元件，其主要是用来改变相关阀口的流通面积，从而调节液压系统的工作流量并保证整个液压执行元件的安全。 节流阀主要用于油田钻井、油井测试、固井等高压管路中，通过调节节流阀阀杆来改变节流孔面积，以达到调节管路压力和流量的目的。1. 对节流阀的性能要求：流量调节范围大，流量一一压差变化平滑；内泄露量小，若有外泄露油口，外泄露量也要小；调节力矩小，动作敏捷。2. 节流阀的分类及工作原理 节流阀是通过改变节流截面或节流长度以控制流体流量的阀。将节流阀和单向阀并联则可
