利用计算流体力学CFD(Computational Fluid Dynamics)方法对大功率调速型液力偶合器工作腔温度场进行数值计算,为了证明YOCQZ465液力偶合器具有较好的换热能力,建立两个几何模型一个是YOCQZ465型液力偶合器流道模型,另一个是假设泵轮和涡轮上没有进出油孔的流道模型,通过对两者的计算结果分析可知,在泵轮外环内缘和涡轮外环外缘上开进出油孔能够加快工作腔内液体与冷却油的热交换,使液力传动油的温度被控制在合理工作温度范围内。将YOCQZ465型液力偶合器工作腔温度场计算结果与试验数据进行对比,结果表明,液力偶合器工作腔温度场的计算结果与试验数据基本吻合,证明所使用的数值计算方法具有一定的可靠性。

作为大功率刮板输送机的最有效的软启动装置之一,阀控充液型液力偶合器是目前制约我国大型刮板输送机的技术瓶颈。结合后部刮板输送机负载特性,提出了阀控偶合器性能需求,指出偶合器工作腔及控制阀组设计和制造等是阀控偶合器的技术关键。基于CFD方法优化设计了阀控偶合器腔型,采用单向流体—结构耦合(FSI)方法分析了泵轮强度,并对结构进行了优化,研制出高压外控型电液控制阀组,对无键连接轴超高压拆装、大型铜合金叶轮铸造等进行技术攻关,成功开发出1 000 kW阀控偶合器。试验表明所开发的偶合器控制阀组响应快速,偶合器整体特性满足后部刮板输送机要求。

采用CFD的方法,在FLUENT软件平台上,对先导球阀内流场的流态进行了数值模拟;分析了阀芯轴向受力的变化;通过改变先导阀顶杆的直径,用以改变流道;并分析了阀内湍流动能的变化,可为阀的流道设计提供了参考。

分析了力反馈两级电液伺服阀喷嘴挡板阀处的流场。首先利用Gambit软件进行网格划分,建立Solidworks三维模型,采用CFD计算流体动力学方法得到了喷嘴挡板一级阀的压力场和速度场。结果表明固定节流口、喷嘴挡板间隙和回油阻尼口处存在节流减压现象,最高流速发生在固定节流口和喷嘴挡板间隙处。分析结果对喷嘴挡板阀的数字化设计及性能预测具有一定的参考意义。

一般把调节阀阀芯所受的静态不平衡力作为调节阀执行机构的设计依据。为了考察调节阀阀芯在运动状态下的动态不平衡力,利用ANSYS软件CFD模块建立阀体内部流场模型,并利用任意拉格朗日-欧拉(ALE)有限元法处理给定运动的阀芯与流体之间的移动边界。分别计算恒定流速和恒定压差下的阀门定开度流场以及阀门开度变化过程中的流场,得出在定流量和定压差下以匀速运动的阀芯在变开度下所受到的不平衡力。此外,根据阀芯系统运动方程,利用预测-校正流固耦合算法求得阀芯在变开度振动过程中的动态不平衡力。计算结果表明,作用在运动阀芯上的动态不平衡力在某些条件下大于静态不平衡力。因此,在设计调节阀执行机构时应考虑这个因素。

采用ANSYS软件建立椭球形、锥形和球形阀芯调压阀内流道流体动力学有限元计算模型,在不同开口度下分别对其进行流场数值模拟,得到调压阀内流道流体油压与阀芯开口度间的关系,分析3种调压阀内流道流场特性;基于CFD分析数据,以椭球形阀芯调压阀内流道流体湍流动能耗散最小为优化目标,阀芯尺寸参数为设计变量,最大工作油压和最小滑油压力为约束函数,建立调压阀内流道流场优化模型,采用响应面法对调压阀阀芯结构进行改进设计.分析结果表明,调压阀内流道湍流动能耗散受椭球形阀芯长轴影响较大,且随阀芯长轴增加而减小;湍流动能耗散较改进前降低了69.43%,优化效果明显.

液力变矩器叶片建模复杂,在进行调整时工作量大,设计出的叶片其叶片角度与设计目标的一致性较难保证.应用An s ys b la d e g e n对液力变矩器循环圆和叶片进行参数化建模,可以将叶片角度和厚度等参数直接调出查看以及修改,保证了叶片参数与设计目标的一致,而且在需要进行性能调整时能快速地调整叶片的参数,实现液力变矩器流体性能的快速设计.此外,由Ans ys bla de ge n生成的三维模型可以直接导入Ans ys turbogrid进行网格划分,网格划分时间短,网格划分的质量高.Ans ys CFX研究表明,应用Ans ys bla de ge n,Ans ys turbogrid软件进行液力变矩器快速设计可以满足设计需要.

为了提高高效节能叶片泵的设计效率和降低实际工况的不确定性产生的"无效能耗",基于CAD和CFD技术,对高效叶片泵流场进行仿真与优化分析.以SS300-560型离心泵为对象,采用Pro/E和Fluent软件分别建立了高效叶片泵三维造型和CFD模型,结合实际条件仿真分析了叶轮内部流动的压力场和速度场,明确了具体叶型产生的局部湍流及汽蚀现象;建立了以离心泵效率最大、汽蚀余量最小为目标,以无驼峰曲线和无过载为约束的多目标函数优化模型,采用遗传算法对叶轮设计参数进行求解,提高了泵体效率并降低了汽蚀余量.

运用CFD软件对射流管伺服阀在不同工作介质下的流场特性进行仿真分析,重点研究伺服阀的结构参数对流场特性的影响,这些影响因素主要包括射流管直径d1、接收管直径d2、射流管到接收管的端面间隙b、两个射流接收管的夹角α、射流管偏转角φ、系统背压pt等。为射流管伺服阀结构的优化设计提供理论依据。

基于CFD和动网格技术,建立了具有圆弧倒角的液压滑阀动态特性分析的三维数值模型,对其在弹簧力、驱动力及流体力共同作用下的开启过程进行了动态模拟。分析了不同弹簧刚度下,液压滑阀开启过程中阀芯位移、所受的冯.米塞斯应力和瞬态液动力的变化情况,得到了弹簧刚度对液压滑阀阀开启过程中阀芯位移、所受的冯.米塞斯应力和瞬态液动力的影响规律,为液压滑阀的设计及优化提供依据。