新型电液比例阀的设计及其控制方法的研究

新型电液比例阀的设计及其控制方法的研究

发展和计算机技术的突飞猛进，今天可以利用巨型计算机，采用合适的网格生成技术和有效的计算方法，求解三维Euler方程和三维N—S方程，给出各种飞行器的超声速﹑高超声速无粘和粘性绕流的复杂流场[3]。

CFD已经在很多专业领域获得广泛应用，从化工行业到飞机制造业，从汽车制造业到环境科学，都有成功应用CFD的例子。例如：环境工程师借助于CFD可以建立环境模型来模拟全球变暖和有毒物质在海洋和大气中的扩散，电器工程师可以用他来寻找提高半导体效率的途径;在汽车领域CFD广泛用于汽车外形空气动力学，发动机模型和冷却设计模型，提高发动机效率。由于计算机硬件的发展和数值技术的改进，CFD已经成为一种极为有效的科学手段。

2.3 不可压粘性流基本控制方程

根据描述流场运动的欧拉法，流场中任意一点的运动要素ui都可以表示为ui=ui(x,y,z,t)，(i=x,y,z),上式表明流场中任何要素都可以表示为空间坐标（x,y,z）和时间坐标t的函数[4]。如果对流体中的任意微小体积运用质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律方程，以及热力学关系式的状态方程，就可以得到流体的基本控制方程。在论文中，阀中流动的液压油速度相对较小，黏度大，而密度又不会发生变化，所以所研究流体的控制方程大为简化，可以写成如下方程(式2.1、式2.2)，这组方程称为原始变量不可压N-S方程(纳维—斯托克斯方程)，这组方程是本篇论文的主要研究对象。

连续性方程：假设直角坐标系中有一体积为dxdydz的微元，其在三个坐标方

。运用质量守恒定律，单位时间内微元体中流体质量向上的速度分量为（u,v,w）的增加等于同一时间间隔内流入该微元体的净质量。据此得到质量守恒方程:

u v w++=0 （2.1） x y z

动量守恒方程：对微元分别在三个方向运用Newton第2定律在流体中的表现形式，得到3个速度分量的动量方程：

u u2 (uv) (uw) p12 +++= + u t x y z xRe 2 v (uv) x (vw) p12 +++= + v （2.2） t x y z yRe 2 w (uw) (vw) w p12 +++= + w t x x z zRe

2f 2f 2f这里 为拉普拉斯算子： f=2+2+2 x y z22

工程上把连续性方程和动量方程合在一起称为N-S 方程组，构成了不可压缩流体的最基本方程组。