液压多路阀CFD仿真分析与试验研究

罗春雷

摘要：针对三一汽车起重机械公司某型号多路阀阀腔内的复杂流动情况，通过对其进行CFD模拟仿真，分析内部的流动特性，并探究不同工况下的阀芯受力情况。考虑开口度大小、阀芯旋转角度、附面层厚度等因素，借助CFD软件STAR CCM+进行了大量的仿真计算。仿真结果表明，油液在节流口的节流特性是造成进出口压力损失、速度变化的主要原因;阀芯受到的液动力大小与流量、开口度大小相关（流量、开口度等都是影响液动力大小的重要因素）。在专门的起重机主阀性能试验台对多路阀进行试验，试验与仿真的结果较为接近，在误差允许范围之内。

关键词：多路阀;Star CCM+;流场特性;稳态液动力

0  引言

多路阀作为液压系统中的控制元件，通过阀芯在阀腔内的轴向移动实现对流体流量大小、方向等的控制，但由于多路阀自身特性的影响，不可避免的带来噪声以及能量损失等问题。因此，多路阀性能的好坏，影响整个液压系统的可靠性[1]。

1  CFD模型及解析假定

1.1 液压多路阀的三维模型

通过建立液压阀的几何模型，来对其内部流场进行分析，需要对模型做一定的简化处理[2]。在仿真时，仅考虑与液压油直接接触的油道表面，将其余面删除;CFD计算需要模型保持良好的水密性，故对进出口进行封闭处理。简化后的模型如图1所示。

1.2 解析假定

在STAR CCM+软件中对多路阀进行仿真时，假定仿真模型满足以下条件：①该多路阀为理想多路阀，不存在制造及装配误差，及不存在任何缝隙和瑕疵;②流体为牛顿流体，不能够被压缩;③对于阀腔内流体重力和传热的影响不予考虑;④流场中不包含其他介质，为单相流不存在流固耦合;⑤采用46号液压油，并且工作时的温度保持在50°左右。……