大流量安全阀动态特性仿真与流场数值模拟_焦黎栋.pdf

《大流量安全阀动态特性仿真与流场数值模拟》讲解了液压支架系统中大流量安全阀的重要性和其对煤矿安全生产的影响。论文基于某公司生产的大流量安全阀，深入研究了该阀门的动态特性和流场特性。通过分析安全阀的工作原理和结构特点，建立了功率键合图并推导出系统的状态方程，利用Matlab/Simulink软件构建了卸载过程的仿真模型。仿真实验结果显示安全阀的流量为1508升/分钟，开启压力为44.38兆帕，关闭压力为39.31兆帕，动态压力超调率为6.51%，峰值时间为10.9毫秒，压力回升时间为6273毫秒。此外，研究还探讨了关键结构参数如搭合量、调定压力、弹簧刚度及溢流孔形状等因素对系统动态性能的影响，结果表明减小搭合量、阀芯和弹簧质量，增加调定压力、溢流孔面积和弹簧刚度可以减少系统超调量。同时，研究指出减小阀口滤网液阻会降低超调量但会影响稳定性，而圆形溢流孔形状使动态性能最优。针对实际结构参数，使用Proe建立三维几何模型，并在Fluent中进行流场稳态数值模拟，发现系统压降主要发生在四排溢流孔处，节流口附近速度最大达290米/秒，在过流面积突变和阀套直角拐角处产生较大漩涡。不同开口度和压差条件下的模拟进一步揭示了压差越大，节流口速度越高，最低压强越低，易发生气蚀现象；随着阀开口度增大，阀套拐角处最小压强增大，气穴可能性减小，能量损失减少。这些研究成果为安全阀的设计优化提供了重要参考，保障了液压支架系统的可靠运行，提升了煤矿生产的效率和安全性。

《大流量安全阀动态特性仿真与流场数值模拟》适用于从事煤矿开采及相关领域的工程师和技术人员，尤其是那些专注于液压支架系统设计与优化的专业人士。该文档对于希望深入了解大流量安全阀工作原理及其动态特性和流场特性影响的研究人员也非常有价值。此外，它还适合参与煤矿安全设备研发的企业和机构，以及负责制定煤矿安全生产标准的政府部门和监管机构。通过阅读此文档，相关人员可以获得有关如何改进安全阀性能的关键知识，从而确保液压支架系统的高效、稳定和安全运行，最终提高煤矿生产的整体效益和安全性。