基于Fluent液压集成块内部流道流场的数值模拟

本 文 以一个 由 ４个 液 压 阀装 配 成 的液 压 集 成 块 （ 图 １所示 ） 为研究 对 象 ， 集成 块 中包含 ６条 流 如 作 该 道 （ 图 ２所示 ） 如 。从 图 ２中 可 以看 到 ， 道 １ ６由直 流 、 角 转弯 管路 组成 ， 流道 ２由短 直管 路 组 成 ， 流道 ３ ４ ５ 、 、 由直角 转弯管 路 、 型分 支管 路 和工艺 孔容 腔组 成 。 Ｔ字
孑 道 相交 组成 （ 图 ３所 示 ） 其 中有 １个输 油端 孑 ， Ｌ 如 ， ＬＰ ２个 工艺孔 密封 端 Ｄ、 Ｅ及 １ 出油端 孔 Ｆ 个 。可 以分 解
模拟 的方 法来仿 真液 压集 成块块 体 流道 内液 流 的三 维
复杂 流动成 为 了可能 。它 不仅 能详 细地显 示集 成块 的
Ｏ ｔ
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２１ ０ １年 第 ３期
Ｏ ｘｉ
毒（ ＋ ［＋嘲 Ｇ
（ ４ ）
式中， Ｃ 为平均 速度 梯 度 引起 的湍 动 能 ｋ的 产生 项 ，
Ｇ （ 垫垫； 经 常 ， ＝０ ＋ｉｊ 验 数 １。 ８Ｏ 为 ｘｘ １ ．
（ ）耗 散率 的输运 方程 ： ５
图 ２ 液压 集成 块 内部 流 道 分 解 示 意 图
Ｏ Ｏ 毒（。１ ｔ ｘ Ｏ＼ ］１ ｘ 。Ｊ ； ＋￣ ； ｏＯ Ｌ 。 ［ ＇ｘ ｊ
＋ ＝
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Ｇ —Ｃ ￡ ２） ，
（） ５
式 中 ， Ｃ ｏ Ｃ ２ ｒ 为经 验 常数 ， ＝１ ４ Ｃ。 ． ２ Ｃ ．４， ： ＝１９ ，
流道 结构 形式对 流体 能量 损失 的影 响规律 。近几年 随
着计算 流体 动力 学 （ Ｆ 方法 和计算 机技 术 的快速 发 Ｃ Ｄ） 展， Ｆ Ｃ Ｄ数 值模 拟 的优 越 性 越来 越 明显 ， 采用 数 值 使
图 １ 液 压 集 成 块 装 配结 构 示 意 图
这 里 以流道 ３为 例 进 行 结构 分 析 ， 流道 由 ４个 该
向的流道 的数值 模拟 ， 得到 了流道 的压 力云 图、 速度 矢量 图及 流线 图 ； 分析 了液 流在 集 成 块 内部 流 道 产 生能 量损 失的 大 小、 置及 原 因 ； 出了减 少转向 结构和 工 艺孔 容腔 的 数 目， 位 提 能降低 集成 块 内部 流道 的 能 量损 失
的方 法 ， 为集成块 的 内部结 构设 计提供 了依 据 。 关 键词 ： 液压 集成 块 ； ｌｅｔ流道 ； 场 Ｆｕ ｎ ； 流
控制。
收 稿 日期 ：０ ９１ －８ ２ ０ —２０ 作 者 简 介 ： 海 龙 （ ９２ ） 男 ， 龙 江 省 汤 原 县 人 ， 教 ， 李 １８ 一 ， 黑 助 硕
士， 主要从事液压传 动与控制方面的科研和教学工作 。
２
液 压 与 气动
ａ ） ．Ｏｐ ｕ） （ （ｋ ；
中图分 类号 ：Ｈ１７ 文献 标识 码 ： 文章编 号 ：０ ０４ ５ （ ０ １ ０ ￣ ０ － Ｔ ３ Ｂ １０ －８ ８ ２ １ ） ３ ０ １ ４ ０
前 言
１ 液压 集成 块 内部流 道 的物理 模型
液压集 成块 作 为集 成 式 液 压 系统 的关 键 零 部 件 ， 具有 结构 紧凑 、 件 密 度 高 、 元 占据 空 间小 ， 护 、 维 安装 、 调整 和更换 液压元 件 方 便 等优 点 ， 在现 代 的液 压 系 统 中被 广泛 采用 。一般来 说 ， 液压 集成 块 的 内部孔 道 ， 通 常采用 钻 、 镗等加 工 方 法 。但 采 用 机械 加 工 的方 法 一 般不 能形成 流线 型流道 ， 角转 弯流 道 比较 多 ， 而 导 直 从 致流 场结构 复杂 ， 量损 失 增 加 … 。液 压 集 成 块 的 内 能 部通油 孔道 属于典 型 的复杂 空 间孔 系 ， 一 个块 体 在 上 纵横交 错分 布着 很多个 长 短 、 小不 一 的孔 道 ， 大 孔道 的连接 形 式 可 分 为 短 直 管 路 、 角 转 弯 管 路 、 扩 直 突 （ ） 缩 管路 和交 叉 管 路 。 由 于直 角 转 弯 管 路 的连 接 形 式 在液压 集成 块设 计 中最 为 常 见 ， 因此 本 文 从 直角 转 弯 管路 的流道结 构 形 式 出 发 ， 用 Ｆｕ ｎ 软 件来 探 讨 应 ｌｅｔ
为 由以下结 构组 成 ： 短直 管路 （ Ａ、 Ｂ Ｂ 、 Ｆ 、 ４段 Ｐ Ａ 、 Ｃ Ｃ ）２
内部流 场 ， 而且相 对 于 实验 研 究 ， 有 其 独 特 的优 点 ： 它 研 究成 本低 、 周期 短 、 在 计算 机 上 直 观 地 显示 结 果 、 能 便于优 化设计 ； 同时 ， 它具 有 很 好 的重 复 性 ， 件 容 易 条
２１ ０ １年 第 ３期
液 压 与 气动
基 于 Ｆｕ ｎ 液 压 集 成 块 内部 流 道 流 场 的 数 值 模 拟 ｌｅ ｔ
李海龙 ，高殿荣
Ｔ ｅ ｎ ｍｅ ｉ ａ ｉ ｌ ｔ ｎ ｏ ｙ ｒ ｕ ｉ ｎ ｆ ｌ ｎ ｅ ｎ ｌ ｈ ｕ ｒｃ ｌｓｍｕ ａｉ ｆｈ ｄ ａ ｌｃ ｍａ ｉｏｄ ｉ ｔ ｒ ａ ｏ ｌ ｗ ｅ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ｌ ｅ ｔ ｆｏ ｆ ｌ ａ ｅ ｎ Ｆ ｕ ｎ ｉ
ｏ ＝ １ ３。 ｒ ．
３ 网格划 分 与边界 条件
在 Ｆｕｎ 前处 理软件 Ｇ ｍ ｉ中 ， ｌｅｔ ａ ｂｔ 对流 道 ３建模并
Ｌ ａ —ｏ ｇ ＩＨ ｉｌｎ 。ＧＡＯ ａ ｒ ｎ 。 Ｄｉｎ—ｏ ｇ
（． １辽宁科技大学 机械工程与 自动化学 院 ， 辽宁 鞍 山
１４５ ； ） ６０ ４
摘
要 ： 文应 用 Ｆｕ ｎ 软 件对 液压 集成 块 内部 流道 流场 进行 了仿 真研 究 ， 过 对一 个 带有三 个直 角转 该 ｌｅｔ 通