基于工况分析下的液压冲击器内流场特性数值模拟与研究

【摘要】液压冲击器作为一种高效的作业工具已被广泛应用于房屋拆除、道路修整、矿山开采等行业，市场需求量极大。然而国产液压冲击器起步晚、产量低、性能不稳定等综合因素，导致国内产品市场占有率极低。因此，开展基于工况分析下的液压冲击器内流场的数值模拟与研究为提升国内冲击器整体性能具有重要理论和现实意义。本文从国内外研究冲击器的现状出发，通过实车测试及搭建一、三维仿真模型，多角度对液压冲击器性能进行考察，为提升冲击器整体性能提供参考。首先，对液压冲击器的数学模型进行了描述，借助matlab对其进行求解；并通过对不同工况下的冲击器进行实车测试，总结了冲击器的运动特性，为仿真模型的验证奠定基础。在一维仿真平台Flowmaster搭建冲击器系统仿真模型，可快速、准确考察冲击器系统设备的匹配情况以及对系统关键参数的影响，如位移、流量、压力等；并对比了冲击器在不同工况下各关键参数特征。提取了某工况下液压冲击器的一维模型的入口边界值为三维CFD仿真模型提供边界条件。最后，在CATIA三维建模软件中提取液压冲击器流场模型，将其导入到PumpLinx仿真平台进行网划分与边界加载，完成冲击器的内流场仿真分析，得出某工况下液压冲击器在回程初期、阀门换向、冲程时刻三个典型位置时刻的内流场分布特性，分析并指出影响流场分布的关键结构,为提升冲击器的性能提供参考。仿真结果表明：冲击器始终处于高频运动状态，内流场波动剧烈，有必要加缓冲设备，其缓冲性能可以通过一维系统仿真模型进行研究；冲击器的各进出油道与对应腔室相连接处，流场分布尤其不稳定，有必要从结构或工艺加的角度进行适当处理，如适当倒角；各腔室在近油道壁面可能发生气蚀现象，在综合考虑材料成本与强度等因素进行缸体材料的选取。
【作者】王聪；
【导师】杨国平；
【作者基本信息】上海工程技术大学，车辆工程，2014，硕士
【关键词】冲击器；PumpLinx；数值模拟；Flowmaster；CFD；

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