三级同心液压溢流阀噪声特性的CFD分析.pdfVIP

第29卷第1期 振动、测试与诊断 V01．29No．1 2009年3月 of Mar．2009 Journal Vibration，Measurement＆Diagnosis 三级同心液压溢流阀噪声特性的CFD分析。 陈 青 许 惠 权 龙 (太原理工大学机械电子工程研究所太原，030024) 摘要 为了改善广泛应用的三级同心溢流阀的噪声特性，按照实际阀的结构和参数，建立了锥形主阀内部流场的 三维模型，应用计算流体动力学计算软件Fluent，对三级同心溢流阀模型的多种工况进行了仿真计算和可视化研 究，给出了锥阀阀腔内的速度场、压力场分布图。在可视化分析的基础上对阀芯的结构做了改进，对比了3种结构不 同阀的内部流场特性。结果表明，改进结构后流场中漩涡区的分布减小，最低压力得到提高，降低了气蚀和噪声发 生的可能性。此研究工作为流道结构的优化设计提供了理论依据。 关键词 溢流阀计算流体动力学 噪声分析流场可视化 中图分类号THl37．52 引 言 1 计算模型 图1是三级同心溢流阀沿主阀芯轴线的纵截面 溢流阀是液压系统中不可缺少的压力控制元 示意图。它主要是由阀芯、阀套和阀体等组成，阀芯 件，其工作范围含盖了液压系统中从低压到高压、从 与阀套都带有锥角。主阀芯在d。，d：，d。处分别与阀 小流量到大流量的全部工作点，特别是在高压、大流 体、阀套上的锥面和阀套下部3部分配合，所以是三 量工况，因节流口处压差大、流速高，阀口处容易出 级同心。阀芯下部与阀套的配合面是为了增大主阀 现低压。当压力降到一定程度时，会引起气穴、气蚀 芯的运动阻尼，同时形成二次节流，以便提高节流边 现象，并伴有流体噪声和振动，因此溢流阀也常常是 处的压力。工作过程是流体首先通过进油口P进入 液压系统中的噪声源[1]。对其流场特性的研究、结构 主阀芯的上腔，采用内流方式经节流口的锥面流入 参数的优化，进而降低噪声和能耗是液压技术中重 主阀芯下腔，经二次节流后由阀套上均布的4个通 要的研究方向。文献[2～4]采用计算流体动力学与 油孔流入出口T。 试验相结合的方法，对溢流阀和节流阀噪声产生的 机理进行研究，指出节流部位出现的气穴是液压控 习 ≮ d， 一 制元件中重要的噪声源，气穴(空化)现象是诱发液 一 § 漆、]一 k1 压控制元件噪声的最普遍、最主要的原因之一。文献 [5]对水压锥阀流场进行了计算流体动力学 漪蒸蕊 Fluid dynamic，简称CFD)解析，改进后 (Computer 燃狴搽心 的阀芯结构明显减小了压