文档介绍：太原理工大学
硕士学位论文
液压支架中电磁先导阀的建模与仿真
姓名:高志飞
申请学位级别:硕士
专业:机械制造及其自动化
指导教师:姚平喜;牛元征
20100501
太原理工大学硕士研究生学位论文
液压支架中电磁先导阀的建模与仿真
摘要
液压支架是综采设备的重要部件,电磁先导阀是其中的重要元件,通
过电液控制系统实现支架动作,它的可靠性直接影响整个综采设备的性能
以及设备和人身的安全。本文通过流体动力学软件 FLUENT 对液压支架中电
磁先导阀内的流场进行数值模拟和分析计算。
以电磁先导阀实际的参数为依据,结合 AutoCAD 和 FLUENT 的前置模块
Gambit 软件,分别建立了先导阀的二维和三维模型,将建好的模型导入
Gambit 软件中,进行了网格的划分,然后在 FLUENT 对两种模型的流场进行
了稳态的数值模拟。
在对先导阀流场进行二维数值模拟时,建立了阀开口度是和
两个模型。在开口度相同时,设置了不同的边界条件和计算条件,分
析流场流动状态的变化规律及影响因素;在开口度不同,其他条件相同的
情况下,分析了开口度对阀内的流动状态的影响,模拟了阀芯所受轴向力
的变化,分析了阀内最易发生气穴和气蚀的地方;通过改变先导阀的顶杆
直径,以改变流道,对先导阀流道进行了优化设计,建立二维模型并对其
进行了模拟计算,与原阀比较,阀芯受力和湍流动能有所降低,降低了阀
内的能量的损失。
在对先导阀流场进行三维数值模拟时,也建立了阀开口度是和
两个模型,针对开口度相同,边界条件不同,或者边界条件相同,开
口度不同,分别进行了数值模拟。通过对三维模型的入口横截面的截取,
观察其面上的矢量图,发现阀芯的入口芯腔处明显产生了漩涡,这是二维
模型模拟所看不到的;建立了改进后的先导阀的流道模型,进行了流场的
I
太原理工大学硕士研究生学位论文
数值模拟,与原阀的压力云图和湍流动能云图相比较,发现先导阀的顶杆
直径由改为时,阀内的压力和湍流动能都有所降低,为阀的
设计提供了参考。
最后对先导阀二维和三维流场模型的模拟结果进行了比较,在定性分
析上,二维和三维得到了同样的结论,但是数值上有所差别,三维的流场
的数值模拟在定量上更有指导意义,二维和三维流场的数值模拟的结果都
表明了阀的流道改进后,降低了阀内的湍流动能,减少了阀内能量的损失,
为阀以后的流道的设计提供了指导意义。
关键词:电磁先导阀,CFD,数值模拟,流道优化设计

II
太原理工大学硕士研究生学位论文
MODELING AND SIMULATION OF
IC PILOT VALVE IN
HYDRAULIC SUPPORT
ABSTRACT
Hydraulic support is an important part of mine exploitation, and
ic pilot valve is one of ponents. It makes hydraulic
support moving by hydraulic support electric-hydraulic control system. Its
reliability affects directly performance of whole mine exploitation workplace
and the security of the people. Applying FLUENT software putational
Fluid Dynamics, flow field of ic pilot valve is simulated and
analyzed in paper.
Two-dimension and three-dimension geometrical model of pilot valve are
built by applying AutoCAD and Gambit software of FLUENT software,
according its actual structure and parameters. The model built is imported into
Gambit software in order to generate mesh. Both the two and three-dimension
flow field of valve are simulated