液压冲击器内部流场动态特性数值模拟与分析

【摘要】对液压冲击器国内外发展做简要概括，阐述了在理论模型、仿真技术、系统控制及性能测试等方面取得的成果及进展。针对液压系统仿真数学建模原理进行讨论，并基于对流场数值模拟方法（CFD）的分析，描述了求解器求解方法及方程离散方式。根据冲击器实车控制系统，对动力元件、控制元件进行建模验证，获取与车载系统标定值近似结果。依照冲击系统实物模型，在Amesim中搭建系统仿真模型，并获取不同工况下活塞运动的动力特性及活塞前后腔室的流量、压力波动特性。冲击系统的仿真结果与试验值的变动基本吻合。建立了冲击器活塞区域二维几何模型，并在前后及中间腔室与油口交接处设置边界层处理，通过不断调整腔室网格密度保证解的稳定。利用动网格技术，将活塞运动与腔室油液变动进行耦合分析。获取了油液动态变化时，前腔与第一信号口、中腔与第二信号孔及后腔腔室变动区域内，旋涡出现的位置及其对主流速度的影响，并对油道口处流场速度变动规律进行了详细分析。在数值模拟基础上，获取不同时刻腔室壁面静压力变化特性。通过对油液控制体受力分析，得到了活塞有效作用壁面的综合受力表达。通过对活塞轴线方向所受合力的变化分析，得到了在腔室具有关闭或开启趋势阶段受力将会发生跃变的结论。同时，数值模拟的结果对冲击器活塞部数学模型中压力变化系数的确定提供了依据。针对冲击系统，搭建实车检测平台，同时提出一种基于示波检测的新方法。对不同工况下的冲击器进行实车检测，得到了冲击器进出口处流量、压力变化趋势；根据氮气室反馈控制原理，对不同工况下流场数据分析，获取了活塞运动速度、位移及能量曲线。通过进出口流场试验值与活塞部流场数值模拟结果对比可得到数学模型中压力系数的变动趋势，并为模型的改进提供了依据。
【作者】朱法龙；
【导师】杨国平；
【作者基本信息】上海工程技术大学，车辆工程，2013，硕士
【关键词】液压冲击器；AMESIM仿真；动网格；内流场；数值模拟；动态压力；

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