液壓錐閥是液壓系統中重要的元件之一，其結構簡單，閥心與閥座間的接觸應力大，密封性好，靈敏度高，在普通液壓閥中應用極為普遍。并且最常應用在單向閥和壓力閥(溢流閥、減壓閥等)中的先導控制部分。錐閥的性能優劣對整個液壓系統的性能會產生很大的影響。
現有的液壓錐閥存在著能量損失大，能量利用率低，噪聲大，壽命短等主要問題。因此本文對液壓錐閥進行有限元分析，并在其分析的基礎對閥心的結構進行優化設計。
二、有限元計算分析
圖1所示為錐閥的閥口結構簡圖。進口直徑為30mm，閥腔直徑為80mm,閥心半錐角為45°，閥心開口度為可變參數。
基于計算流體動力學(Computational Fluid Dynamics簡稱CFD)技術的COSMOS/F1oWorks,提供了對復雜流體流動的多方面的數值分析手段。COSMOS/F1oWorks內嵌在SolidWorks中，其載荷和邊界條件完全提取于模型.且隨著SolidWorks的幾何特征的改變而更新。
1.分析假定
在數值分析計算過程中，對模型進行以下的假定:
(1)由于流體運動平穩時，閥心與閥座的相對位置較穩定，因此本文是對閥心開口度為一定值時的靜態分析。
(2)在流體傳動中，雖然流動液體本身的屬性對閥有一定的影響，但閥件的結構特征對傳動的影響較大，因此為了便于分析，本文選用水作為流動介質進行計算，其密度為ρ=998.2kg/m·m·m，動力粘度為?=O.OO1Pa·s。
(3)模型設有兩個邊界條件，即人口流量和出口壓力。由現實的錐閥的條件來模擬，人口流量為質量流0.5kg/s，出口壓力為大氣壓，并且在計算過程中不考慮溫度的影響。
(4)計算模型中的雷諾數
臨界雷諾數為2320，可見模型中的雷諾數已遠大于臨界雷諾數，因而流體在錐閥內的流動狀態主要是紊流，故采用k-ε方程進行計算。
(5)數值計算方法采用有限體積法中的SIMPLER求解離散方程組。并以人口壓力平均值的穩定為收斂條件，控制運算迭代的次數。
2.網格劃分
網格劃分是有限元分析的關鍵步驟，COSMOS/FIoWorks以Parasolid為核心，結合快速有限元算法(Fast Finite Element簡稱FFE),直觀智能快速地劃分網格單元，用戶只需給出必要的網格劃分信息，軟件將自動完成實體的網格劃分。一般來說網格劃分精度越高，計算結果越接近實際，但是計算量也越大。
COSMOS/F1oWorks對網格劃分給定了1-8的標準等級，對此錐閥模型分別進行了3級和5級的運算，實際分析結果為:3級迭代了33次，劃分5205個流體單元，最終收斂控制入口壓力平均值為102670.3Pa;5級迭代了38次，劃分29229個流體單元，最終收斂控制人口壓力平均值為102678.SPa。由此可見在網格精度達到一定程度后，繼續提高網格劃分精度對計算結果影響不大，而計算量則大幅度提高。因此，只要網格劃分尺寸適當，較低的網格劃分精度也能得到理想的計算結果。本文就采用了自動的網格劃分(默認為3級)，劃分5205個流體單元，迭代33次。