基于格子Boltzmann方法的液压激振管道压力冲击的研究

基于格子Boltzmann方法的液压激振管道压力冲击的研究

论文摘要

为研究液压激振管道的压力冲击问题,引入一种基于介观粒子的格子Boltzmann方法,建立液压激振管道的多松弛格子演化模型,模拟阀门关闭引起的管道压力冲击;在不同阀门关闭时间、不同流速变化条件下,分析管道压力冲击的变化规律以及管道中速度场对压力的影响。仿真分析结果表明:关阀时间与管道压力波周期的关系是影响管道压力冲击的根本原因;通过与传统有限体积法的模拟结果进行对比,得出格子Boltzmann方法能较好地模拟液压激振中管道的压力冲击,与传统方法模拟结果有较好的一致性,且格子方法的运算效率更高;速度场的分析表明,速度瞬变是压力瞬变的根本原因。两种分析方法对比表明,格子Boltzmann方法方法具有易于编程实现、计算效率高等特点,可以应用于复杂液压激振系统的分析研究。

论文目录

  • 1 液压激振系统及传统分析方法
  •   1.1 液压激振系统
  •   1.2 激振系统流体的周期性压力波动机制
  •   1.3 压力冲击研究的传统方法
  • 2 格子-玻尔兹曼方法 (LBM)
  •   2.1 多松弛格子Boltzmann方法
  •   2.2 D2Q9速度模型
  •   2.3 液压激振压力冲击的MRT-LBM模型
  •     2.3.1 演化方程及平衡分布函数
  •     2.3.2 Chapman-Enskog展开
  • 3 激振系统管道液压冲击的MRT-LBM模拟
  •   3.1 物理模型及初始条件
  •   3.2 数值计算模型
  •   3.3 模拟流程
  • 4 模拟结果分析
  •   4.1 与CFX方法的对比
  •   4.2 管道中流体压力波的传播过程
  •   4.3 不同流速变化引起的压力冲击
  •   4.4 管道中流体速度场对压力冲击的影响
  • 5 结 论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 袁鑫,吴万荣,郝前华

    关键词: 液压激振,格子方法,多松弛,管道,压力冲击,速度场

    来源: 振动与冲击 2019年04期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅱ辑

    专业: 工业通用技术及设备,机械工业

    单位: 中南大学机电工程学院,湖南人文科技学院能源与机电工程学院

    基金: 国家自然科学基金(51774340),高性能复杂制造国家重点实验室资助项目(ZZYJKT2015-03),湖南省教育厅科学研究项目(16C0832)

    分类号: TH137

    DOI: 10.13465/j.cnki.jvs.2019.04.037

    页码: 250-257

    总页数: 8

    文件大小: 2034K

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