基础振动对TBM换向阀阀内温度场影响研究
发布时间：2022-02-17 17:28
硬岩掘进装备（Tunnel Boring Machine,简称TBM）是机械、电子、液压、激光技术一体化的大型工业化隧道施工作业系统。TBM在掘进过程中会产生强振动,掘进系统中的换向阀长期工作在这种环境下,会导致换向阀阀内温度升高,因此需要研究基础振动对换向阀阀内温度场的影响,从而为改善换向阀阀内温度场奠定理论基础。本文的主要内容：1、构建了基础振动环境下换向阀阀芯动力学模型、换向阀阀内温度场数学模型和阀内流体计算网络模型,利用Fluent仿真获得阀内温度场的分布云图。2、研究了基础振动参数、阀芯开度、工作压差、油液入口温度、油液流速、均压槽形状和数量等因素对换向阀阀内温度场的影响,揭示了它们对阀内温度场的影响规律。3、研究了阀内温度场与阀体、阀芯变形量、换向阀流量特性之间的关系,获得了阀内温度场对换向阀流量特性的影响规律。以流量波动幅值为无基础振动时流量的2.5%为失效临界值,确定了换向阀稳定工作的温度范围,提出了基础振动环境下换向阀防失效措施,比如限定油液入口温度、增加散热面积等措施。4、搭建了基础振动环境下换向阀振动试验台,并开展了相关的实验研究,实验结果验证了理论分析的正确性。
【文章来源】：中南大学湖南省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
1 绪论
1.1 课题来源
1.2 研究背景及意义
1.3 国内外关于换向阀研究现状
1.3.1 国内外换向阀流场研究现状
1.3.2 国内换向阀温度场研究现状
1.4 研究的主要内容
2 基础振动下换向阀仿真模型的建立
2.1 引言
2.2 换向阀工作原理
2.3 基础振动信号
2.4 受迫振动理论
2.5 基础振动下换向阀阀内温度场数学模型
2.6 基础振动下换向阀仿真模型
2.6.1 几何模型
2.6.2 阀内流体网格模型
2.6.3 阀内流体边界条件设置及性能参数
2.6.4 动网格模型
2.6.5 液压油粘温特性
2.7 小结
3 基础振动下换向阀阀内流体温度场分析
3.1 引言
3.2 FLUENT软件
3.3 换向阀阀口流体温度场分布情况
3.3.1 有无基础振动对阀口流体温度场的影响
3.3.2 基础振动振幅对阀口流体温度场的影响
3.3.3 基础振动频率对阀口流体温度场的影响
3.3.4 工作压差对阀口流体温度场的影响
3.3.5 油液入口初始温度对阀口流体温度场的影响
3.3.6 油液入口流速对阀口流体温度场的影响
3.4 换向阀环向间隙流体温度场分布情况
3.4.1 有无基础振动对环向间隙温度场的影响
3.4.2 基础振动振幅对环向间隙温度场的影响
3.4.3 基础振动频率对环向间隙温度场的影响
3.4.4 间隙高度对环向间隙温度场的影响
3.4.5 偏心量对环向间隙温度场的影响
3.4.6 均压槽数量对环向间隙温度场的影响
3.4.7 均压槽形状对环向间隙温度场的影响
3.5 小结
4 基础振动下换向阀阀芯阀体热分析研究
4.1 引言
4.2 ANSYS热分析的特点
4.3 基础振动环境下阀芯温度分布
4.4 基础振动环境下阀芯变形量数值模拟及结果分析
4.4.1 数值模拟参数设置
4.4.2 基础振动对阀芯热变形量的影响
4.4.3 基础振动下阀芯热变形量随工作时间的变化关系
4.4.4 阀芯节流阀口对阀芯热变形量的影响
4.4.5 基础振动对阀体热变形量的影响
4.5 小结
5 温度场对换向阀出口流量特性的研究
5.1 引言
5.2 流量特性评价指标
5.3 温度场对流量特性的影响分析
5.3.1 温度场对内摩擦力的影响
5.3.2 温度场对粘性阻尼系数的影响
5.3.3 温度场对液动力的影响
5.3.4 温度对流量波动幅值影响
5.4 阀芯阀套间的间隙对温度场影响的特性研究
5.5 基础振动环境下换向阀防失效措施
5.6 小结
6 基础振动下换向阀实验研究
6.1 引言
6.2 实验目的和方案
6.2.1 实验目的
6.2.2 实验方案
6.3 实验方案设计
6.3.1 换向阀试验原理
6.3.2 振动试验台搭建
6.3.3 振动实验信号
6.4 试验结果及分析
6.4.1 基础振动对油液温度影响的对比试验
6.4.2 基础振动参数对油液温度影响的对比试验
6.4.3 基础振动下工作压差对油液温度影响试验
6.5 小结
7 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
攻读学位期间主要的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]运用三维动网格技术模拟计算离心泵非定常流动[J]. 黄思,杨富翔,郭京,区国惟. 科技导报. 2013(24)
[2]基于动网格与UDF方法的稳流器流场数值模拟研究[J]. 祁永斐,赵涛,杜利霞,何照青. 节水灌溉. 2013(05)
[3]基于FSI的U型节流阀油流粘性热效应分析[J]. 晏静江,刘桓龙,柯坚. 机械科学与技术. 2013(04)
[4]基于CFD的液压滑阀阀芯表面热效应分析[J]. 晏静江,周大海. 机床与液压. 2013(05)
[5]基于CFD的液压滑阀阀芯均压槽的研究[J]. 罗艳蕾,吴健兴,陈伦军,路芳. 液压气动与密封. 2013(01)
[6]综合传动装置换挡开关电磁阀多目标优化设计[J]. 熊庆辉,顾宏弢,李娟,王敏. 车辆与动力技术. 2012(03)
[7]Thermodynamic Characteristic Study of a High-temperature Flow-rate Control Valve for Fuel Supply of Scramjet Engines[J]. ZENG Wen,TONG Zhizhong,LI Songjing*,LI Hongzhou,ZHANG Liang Department of Fluid Control and Automation,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China. Chinese Journal of Aeronautics. 2012(04)
[8]基于FSI的液压滑阀阀芯稳态热分析[J]. 晏静江,周大海. 液压与气动. 2012(08)
[9]液控换向阀内流场及动态特性的数值模拟[J]. 朱钰. 哈尔滨工业大学学报. 2012(05)
[10]基于Fluent的大通径滑阀压力流量特性研究[J]. 周元春,杨曙东,罗博,黎桑,唐文杰. 机床与液压. 2011(19)
硕士论文
[1]基于动网格技术的稳流器三维流场数值模拟研究[D]. 祁永斐.新疆农业大学 2013
[2]TBM推进液压缸动态特性分析与结构参数优化[D]. 邹伟.中南大学 2013
[3]智能井系统中电磁换向阀的数值仿真分析[D]. 陈功川.西南石油大学 2012
[4]利用蓄能器减小液压冲击的仿真和实验研究[D]. 陆超.南京农业大学 2012
[5]基于CFD的非全周开口滑阀流场仿真分析[D]. 雷辉虎.武汉科技大学 2012
[6]液压阀的节流温升与热形变的研究[D]. 曹永.兰州理工大学 2011
[7]设计及工艺参数对铜制汽车散热器散热性能的影响[D]. 史井泉.吉林大学 2010
[8]V型节流阀油流粘性加热及结构热变形分析[D]. 王睿君.浙江大学 2010
[9]节流阀油流温升及阀芯变形研究[D]. 李松.浙江大学 2008
[10]阀芯运动过程液压滑阀内部流场的CFD计算[D]. 赵蕾.太原理工大学 2008
本文编号：3629821
【文章来源】：中南大学湖南省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
1 绪论
1.1 课题来源
1.2 研究背景及意义
1.3 国内外关于换向阀研究现状
1.3.1 国内外换向阀流场研究现状
1.3.2 国内换向阀温度场研究现状
1.4 研究的主要内容
2 基础振动下换向阀仿真模型的建立
2.1 引言
2.2 换向阀工作原理
2.3 基础振动信号
2.4 受迫振动理论
2.5 基础振动下换向阀阀内温度场数学模型
2.6 基础振动下换向阀仿真模型
2.6.1 几何模型
2.6.2 阀内流体网格模型
2.6.3 阀内流体边界条件设置及性能参数
2.6.4 动网格模型
2.6.5 液压油粘温特性
2.7 小结
3 基础振动下换向阀阀内流体温度场分析
3.1 引言
3.2 FLUENT软件
3.3 换向阀阀口流体温度场分布情况
3.3.1 有无基础振动对阀口流体温度场的影响
3.3.2 基础振动振幅对阀口流体温度场的影响
3.3.3 基础振动频率对阀口流体温度场的影响
3.3.4 工作压差对阀口流体温度场的影响
3.3.5 油液入口初始温度对阀口流体温度场的影响
3.3.6 油液入口流速对阀口流体温度场的影响
3.4 换向阀环向间隙流体温度场分布情况
3.4.1 有无基础振动对环向间隙温度场的影响
3.4.2 基础振动振幅对环向间隙温度场的影响
3.4.3 基础振动频率对环向间隙温度场的影响
3.4.4 间隙高度对环向间隙温度场的影响
3.4.5 偏心量对环向间隙温度场的影响
3.4.6 均压槽数量对环向间隙温度场的影响
3.4.7 均压槽形状对环向间隙温度场的影响
3.5 小结
4 基础振动下换向阀阀芯阀体热分析研究
4.1 引言
4.2 ANSYS热分析的特点
4.3 基础振动环境下阀芯温度分布
4.4 基础振动环境下阀芯变形量数值模拟及结果分析
4.4.1 数值模拟参数设置
4.4.2 基础振动对阀芯热变形量的影响
4.4.3 基础振动下阀芯热变形量随工作时间的变化关系
4.4.4 阀芯节流阀口对阀芯热变形量的影响
4.4.5 基础振动对阀体热变形量的影响
4.5 小结
5 温度场对换向阀出口流量特性的研究
5.1 引言
5.2 流量特性评价指标
5.3 温度场对流量特性的影响分析
5.3.1 温度场对内摩擦力的影响
5.3.2 温度场对粘性阻尼系数的影响
5.3.3 温度场对液动力的影响
5.3.4 温度对流量波动幅值影响
5.4 阀芯阀套间的间隙对温度场影响的特性研究
5.5 基础振动环境下换向阀防失效措施
5.6 小结
6 基础振动下换向阀实验研究
6.1 引言
6.2 实验目的和方案
6.2.1 实验目的
6.2.2 实验方案
6.3 实验方案设计
6.3.1 换向阀试验原理
6.3.2 振动试验台搭建
6.3.3 振动实验信号
6.4 试验结果及分析
6.4.1 基础振动对油液温度影响的对比试验
6.4.2 基础振动参数对油液温度影响的对比试验
6.4.3 基础振动下工作压差对油液温度影响试验
6.5 小结
7 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
攻读学位期间主要的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]运用三维动网格技术模拟计算离心泵非定常流动[J]. 黄思,杨富翔,郭京,区国惟. 科技导报. 2013(24)
[2]基于动网格与UDF方法的稳流器流场数值模拟研究[J]. 祁永斐,赵涛,杜利霞,何照青. 节水灌溉. 2013(05)
[3]基于FSI的U型节流阀油流粘性热效应分析[J]. 晏静江,刘桓龙,柯坚. 机械科学与技术. 2013(04)
[4]基于CFD的液压滑阀阀芯表面热效应分析[J]. 晏静江,周大海. 机床与液压. 2013(05)
[5]基于CFD的液压滑阀阀芯均压槽的研究[J]. 罗艳蕾,吴健兴,陈伦军,路芳. 液压气动与密封. 2013(01)
[6]综合传动装置换挡开关电磁阀多目标优化设计[J]. 熊庆辉,顾宏弢,李娟,王敏. 车辆与动力技术. 2012(03)
[7]Thermodynamic Characteristic Study of a High-temperature Flow-rate Control Valve for Fuel Supply of Scramjet Engines[J]. ZENG Wen,TONG Zhizhong,LI Songjing*,LI Hongzhou,ZHANG Liang Department of Fluid Control and Automation,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China. Chinese Journal of Aeronautics. 2012(04)
[8]基于FSI的液压滑阀阀芯稳态热分析[J]. 晏静江,周大海. 液压与气动. 2012(08)
[9]液控换向阀内流场及动态特性的数值模拟[J]. 朱钰. 哈尔滨工业大学学报. 2012(05)
[10]基于Fluent的大通径滑阀压力流量特性研究[J]. 周元春,杨曙东,罗博,黎桑,唐文杰. 机床与液压. 2011(19)
硕士论文
[1]基于动网格技术的稳流器三维流场数值模拟研究[D]. 祁永斐.新疆农业大学 2013
[2]TBM推进液压缸动态特性分析与结构参数优化[D]. 邹伟.中南大学 2013
[3]智能井系统中电磁换向阀的数值仿真分析[D]. 陈功川.西南石油大学 2012
[4]利用蓄能器减小液压冲击的仿真和实验研究[D]. 陆超.南京农业大学 2012
[5]基于CFD的非全周开口滑阀流场仿真分析[D]. 雷辉虎.武汉科技大学 2012
[6]液压阀的节流温升与热形变的研究[D]. 曹永.兰州理工大学 2011
[7]设计及工艺参数对铜制汽车散热器散热性能的影响[D]. 史井泉.吉林大学 2010
[8]V型节流阀油流粘性加热及结构热变形分析[D]. 王睿君.浙江大学 2010
[9]节流阀油流温升及阀芯变形研究[D]. 李松.浙江大学 2008
[10]阀芯运动过程液压滑阀内部流场的CFD计算[D]. 赵蕾.太原理工大学 2008
本文编号：3629821
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