3.計算結果分析
(1)可看出流體通過錐閥閥口時,流速迅速增大(見圖3),壓力減小(如圖2、圖3所示)。
(2)從圖3可明顯看出,除了從流人到流出的主流外,在閥腔內形成了兩處漩渦流,一處位于閥座拐角處(漩渦1),另一處位于閥心處(漩渦2),漩渦產生了能量的局部損失,因而此處出現了低壓區。
(3)理論可知,各種閥類能量損失和噪聲的產生主要原因之一是漩渦的存在,因此就要通過消除或緩解漩渦的產生來提高錐閥能量利用率,降低噪聲,提高使用壽命。
三 錐閥的優化設計
由于漩渦1的強度較小,對閥的性能影響較小。可以將閥腔的拐角弧形化,但考慮到加工難度和成本,意義并不大。漩渦2尺寸較大,強度較強,本文通過改變閥心的結構,來改善漩渦存在的情況。
1.優化錐閥的有限元建模優化錐閥的有限元建模如圖4所示。
2.優化結果顯示
前提條件完全相同,同樣采取自動網格劃分,劃分流體單元為.5236個,迭代了35次。流體流動狀況如圖5、圖6所示。
3.對比分析
(1)通過圖6和圖3的對比,可以明顯的看出優化錐閥通過在結構上消除漩渦2存在的區域,基本上消除了漩渦2,使流場分布相對穩定。
(2)圖7也明顯說明了優化錐閥較一般錐閥速率變化相對平穩,以減小能量損失。
(3)圖7可定性地顯現出優化錐閥壓力變化較一般錐閥平穩,緩解了的壓力尖角狀態,從而降低了壓力損失,達到優化錐閥結構性能的目的。
(4)定量分析壓力損失兩種錐閥的壓力損失比較如表1所示。
由表1定量的得出優化錐閥降低了壓力損失,由于流體在流動時必然會產生能量損失,因此完全消除壓力損失是不能的,只有盡可能地減少損失,優化其性能。同時優化錐閥還提高了閥腔內的最小負壓值,因而緩解了氣蝕現象。這都有利于提高閥的性能。
四 結束語
本文通過對液壓錐閥的三維有限元分析,對錐閥閥心進行了優化設計,降低了壓力損失,提高了能量利用率。可視化的分析過程的結果為合理設計液壓閥閥流道結構提供了理論依據,對其它的液壓閥的設計及優化有一定的參考意義。本文僅是有限元法在液壓機械應用中的一個實例,如何更充分地將CAD,CAF等先進技術手段應用到工程設計工作中來,已是未來的發展趨勢。