双筒液力减振器节流特性试验和仿真研究

　　减振器的阻尼力由各节流部位的节流特性决定．阻尼力波动和异响问题则与阀片振动和空穴等因素有关．目前，吕振华等［１－５］根据实验，初步了解了液压降和某些节流部位的关系；陈耀钧等［６－８］根据流体力学经验公式建立减振器内各节流部位流量和压强的数学关系式，并利用ＭＡＴＬＡＢ等数学计算工具，迭代计算获得了阻尼力曲线．但受试验手段的限制，试验方法还不能深入了解减振器全部内在机理；基于节流充分发展的流体力学经验公式的数学仿真则并不完全适合减振器复杂的节流环境，且很多流体参数不易获得或本身受流场影响而变化，引入了较多为验证的假设．同时，大部分研究未深入了解各节流处的液压降历程、阀片真实的受力情况，及液压和阀片异常波动的原因．流固耦合仿真设计［９－１６］则能给减振器研究带来突破．流固耦合仿真基于有限单元法和有限容积法，计算理论成熟，适用性强其可准确地求得阻尼力等外特性和流场等内特性，有助于控制阻尼力的产生、解决阻尼器的异响和空程性畸变，也有助于指导理论分析、建立减振器的设计理念．

　　１　模型构建

　　减振器内部结构复杂，见图１，存在节流处形状不规则、多处节流、各节流部分相互影响的现象．

　　１．１　模型假设及简化

　　考虑减振器所有特点的仿真模型计算规模庞大．因此，在合理性的基础上，对模型进行了以下假设和简化．假设的合理性由试验结果和仿真结果进行验证．

　　ａ．复原和压缩行程的工作机理相似，复原行程前半段和后半段工作过程相似，但速度变化相反．因此，只研究复原行程前半段，即１／４周期的规律．

　　ｂ．在复原阶段，由于补偿阀预压力及弹簧刚度很小（开阀时的压强差为０．２～０．０３ＭＰａ），忽略其节流作用．

　　ｃ．复原阀和流通阀上并联着常通节流通道（见图１）．只考虑复原阀，并将节流通道①上的常通孔转移到复原阀的节流片上．

　　ｄ．不考虑边界层作用，欧拉网格离节流部位越远，越粗糙．

　　ｅ．为了便于网格划分，将流通阀片上的８个节流孔与活塞孔对齐．

　　ｆ．忽略活塞缝隙节流．

　　ｇ．阀片内圈节点的所有自由度被固定约束．

　　ｈ．忽略应力波、加速度等动态效应的影响；使用上腔液压值替代阻尼力．

　　忽略加速度效应后，由力的平衡，可得阻尼力的计算式为

Ｆｒ＝ｐｕＳ１－ｐｄＳ２＋ｆ（１）

　　式中，ｐｕ，ｐｄ为上下腔油压；Ｓ１，Ｓ２为油液作用在活塞上下表面的面积；ｆ为摩擦力，ｆ＝５０Ｎ．