液压系统气穴现象

液压系统中的气穴现象会影响液压系统的工作性能,除产生振动、噪音外、还会使系统的效率降低,损坏零件、缩短液压元件和管道的寿命,造成流量和压力的脉动。随着液压技术向着高速、高压大功率方向的发展,液压系统的噪声也日趋严重,并且成为妨碍液压技术进一步发展的因素,而液压阀的气穴是液压系统噪声的主要因素之一,因此研究和分析液压阀的气穴现象,认识液压阀中产生气穴的状况和气穴产生的界限、气穴与阀口形状的关系等对减少和降低液压系统的振动和噪声、改善液压系统的性能有着积极而深远的意义。因此,本文就各种阀口形状发生气…     

海淡水液压阀阀口设计及性能分析

针对海淡水介质的特点，提出了液压阀气穴产生的必要条件，介绍了几种防止气蚀发生的阀口结构和性能。     

液压阀内高速流场仿真与实验分析

利用湍流模型及计算流体动力学(CFD)技术对液压阀流场内部流动情况进行了数值模拟,针对阀口附近压力梯度大、速度突变的特点,通过对该区的流体速度、压力分布及气穴噪声情况进行分析,结果得到了实验验证。发现由于流线转折和流体脱离而产生的低压区以及旋涡流动是阀内气穴(噪声)产生的根本原因。该研究对于建立基于流场仿真预测阀口气穴的方法,以及对液压元件的设计和气蚀、噪声控制都具有重要的参考价值。     

纯水液压阀气蚀试验系统研制

由于水介质的气化压力高，使得纯水液压元件中气蚀现象非常严重。文中介绍了国内外液压元件气蚀现象的研究情况；分析了纯水液压阀中节流气穴和气蚀现象产生的机理；介绍了纯水液压阀气蚀试验系统以及采用压将分级、压力补偿和异形结构原则的节流阀口的设计。     

阀口气穴流场的数值模拟与实验研究

针对阀口喷流的现象,采用FLUENT商业化CFD软件中的RNGk-ε湍流模型、多相流气穴模型和壁面模型相结合,对阀体内流场进行了模拟。并据此定性分析几何参数、物理参数等对气穴强度的影响,定量预测阀体内气穴发生的区域,减少阀体内的气穴强度,抑制气穴发生,从而寻求优化的流道结构形状,为设计高效率、低能耗、低噪声的液压阀奠定基础,提供重要的理论和实际应用信息。     

伺服阀前置级流场气穴现象的仿真及试验研究

针对液压阀中的气穴现象会引起液压阀的噪音、性能恶化,甚至导致液压阀失效等问题,对伺服阀前置级喷嘴和挡板之间流场中的气穴现象进行了研究.利用Pro/E软件对流场进行了三维建模,用前处理软件Gambit对三维模型进行了网格划分及边界条件设置,利用标准k-ε模型和混合气穴模型建立流场的数学模型,运用FLUENT软件对不同喷嘴入口流速下流场的分布特性及气穴特征进行了仿真分析;同时利用高速摄像机对喷嘴挡板之间的流场分布进行了观测和记录.研究结果表明,在低雷诺数流动条件下,气穴开始在喷嘴外壁和挡板前端的边缘形成;随着雷诺数的增大,在挡板弯曲的附体气穴逐渐长大并随着射流流速的增加出现云状的气穴.将不同流动条件下流场结构和气穴分布的数值计算结果与试验观测结果进行比较,两者基本吻合,说明伺服阀前置级流场气穴仿真模型和数值计算方法是可靠的.     

2D伺服阀矩形先导控制阀口气穴特性研究

为研究双自由度（2D）伺服阀先导控制阀口处气穴现象的影响因素及对阀芯稳定性的影响,运用Fluent软件中cavitation模型对2D伺服阀矩形先导阀口进行了气穴特性的仿真研究。研究表明,在出口压力低于1 MPa时,阀口处会出现气穴现象,且因气穴指数σ较小,故在弓形感受通道会出现气泡现象,出口压力高于5 MPa时,无明显气泡现象但阀口处的气穴仍然存在;随着入口流速增加,阀口内侧壁和外侧壁处气穴强度和分布范围增加;在出口压力0.1 MPa情况下,随着阀口开度增加气穴现象减弱。结果表明,2D伺服阀正常工作时先导阀口处会产生气穴,对伺服阀阀芯运动的稳定性产生干扰。     

基于CFX液压阀的流场分析

球阀处于运动状态时,液压阀内部流动情况复杂,本文基于CFX对液压阀进行流场仿真分析。分别选取了球阀处于全闭、0.25开度、0.50开度、全开四种情况进行了仿真分析,仿真结果表明球阀在处于全开状态时阀体内部流动比较稳定;而其余三种状态下均会出现涡流和负压,主要集中在导流片拐角处,阀口边缘处的压力分布变化也比较大;在球阀处于全闭和0.5开度的状态时,阀体内腔会出现气穴。这些均为液压阀的进一步优化设计提供了理论基础。     

阀口压差对液压气穴发光的影响

液压系统中的液压油流经节流阀口时，会产生气穴现象，甚至产生发光现象，通过介绍产生发光的原因及影响气穴大小及发光强弱的影响因素，并采用试验验证的方法来检测阀口前后压差的改变对气穴发光的影响，证明了压差是影响发光的因素，并且随着压差的增大气穴发光现象更加严重，从而找到减弱气穴发光的方法。     

球阀阀口气穴流场的数值模拟与实验研究

将PNGκ-ε湍流模式与多相流技术相结合，对球阀阀口的三维气穴流场进行了数值模拟，计算了小球在对称位置与非对称位置的气穴流场。运用高速摄像机观察了阀口附近的气穴现象，与模拟结果比较，相当吻合。对球阀有无气穴现象分别进行了噪声测试和频谱分析。实验结果表明阀口气穴现象以2500Hz的频率周期性地发生，小球及小球弹性系统在轴向的固有频率远小于2500Hz，而且频率2500Hz对应的噪声级很高，比较了数值模拟得到的对称与非对称气穴区域与实验观察到的气穴云变化。进一步预测阀的横向振动使得气穴现象周期性发生。     

滑阀V形阀口漩涡空化数值仿真分析

使用大涡模拟法(LES)模型、Mixture多相流模型及Schnerr-Sauer空化模型对滑阀V形阀口空化流场进行了数值仿真模拟。分析了V形滑阀在不同出口压力下的速度云图、压力云图和空穴形状,讨论了其中空化产生机制。结果表明:V形滑阀中空化主要分布在阀口上半部分和阀口后的阀腔中,阀口中的空化由流体漩涡运动的低压引起,阀腔中的空化由流体漩涡运动造成的压力脉动引起;无空化时阀腔中各处压力脉动主频一致,主频随入口压力降低而增大,空化出现后会破坏压力脉动的周期性。     

Cavitation effect on flow resistance of sleeve regulating valve

Sleeve regulating valve is the key component of the industrial system. As the main cause of vibration and noise inside the sleeve regulating valve, cavitation also increases the energy loss when fluid flows through the valve. In this paper, in order to quantitatively analyze the influence of cavitation in the sleeve regulating valve, the effects of throttling windows number, pressure difference, valve opening and flow direction on the resistance coefficient are investigated with the application of cavitation model. By defining the cavitation influencing factor of the resistance coefficient, the calculation formula of the resistance coefficient when cavitation occurs in the sleeve regulating valve is proposed. The results show that when the fluid flows forward and the aggravation degree of cavitation increases, the energy loss also increases. And in the backward flow, the effect of cavitation on the resistance coefficient is related to the valve opening and the throttling windows number. This work is of significance for the optimization and design of sleeve regulating valve and pipeline system.     

调压阀流体空化特性仿真及影响因素分析

针对船用二级调压阀空化问题,建立流域瞬态仿真模型,结合Singhal空化模型和标准k-ε湍流模型对调压阀流体空化现象进行数值模拟,通过流场气体体积分数分析,得出了流体空化强度及分布形态的演变规律,通过流体速度场和压力场分析,阐明了空化演变过程调压阀流场特性,进而研究了开度、流量和背压对调压阀流体空化现象的影响规律.结果...     

Influence of the flow area around the ball valve on the flow characteristics of the injector control valve

The increase in common rail pressure can lead to increased cavitation inside the injector, resulting in degradation of injector performance and reduced life. The paper investigates the effect of the pressure block structure parameters (initial flow area around the ball valve) on the velocity field, pressure field, fuel gas phase volume fraction and drain rate of the control valve. The relationship between the initial flow area around the ball valve on the cavitation strength and unloading rate inside the valve was revealed. The results show that both the reduction of the flow area around the ball valve and the increase of the cavitation intensity inhibit the rate of oil discharge from the control valve. The reduction of the fuel flow area inhibits the expansion of the low-pressure region (0–1 MPa) within the flow layer, thus limiting the development of cavitation. The reduction of the cavitation area increases the fuel flow rate, however, the increase in flow rate increases the cavitation phenomenon, and these changes form a cycle (Reviewer 5. comment 2). The increase in cavitation inhibits the control valve pressure relief rate more significantly than the decrease in the initial flow area around the ball valve. Based on this, a stepped-pressure block model is proposed. The stepped pressure block model can effectively reduce the cavitation strength near the seal and enhance the oil discharge rate of the control valve. The study can provide a reference for the engineering optimization design of high-pressure common rail injector control valves.     

水压锥阀空化射流流场结构与流量特性的相关性研究

为了研究水压锥阀空化流场与流量特性的相关性,对两种阀座结构的水压锥阀内部的空化射流开展了三维动态流场仿真.结果表明,直角型锥阀和倒角型锥阀均在阀芯后沿存在分离流诱发的附着型空化,在阀口下游有漩涡空化;此外,倒角阀座流道内亦存在分离流现象并形成附着型空化.倒角型流道入口处的分离流造成流体的局部加速,对于0.6 mm开口度...     

基于图像灰度统计的调节阀空化分布特性研究

针对调节阀内复杂的空化流动现象,研究调节阀内的空化形态特征和分布特性。建立调节阀空化图像采集试验系统,采用高速相机对空化形态进行捕捉。由于空泡的生长、溃灭等动力学行为使空泡群的密度和数量的不同,捕获的图像上灰度值的变化与空泡的演变过程之间存在相关性。该文通过空化图像中灰度值的变化来识别空化区域,且为提高分析可靠度,引入三个特征量：相似系数R确定所需样本数量、灰度变化率λ来表征空泡的动力学行为变化、平均灰度值ψ表达空化长度。根据这三个特征量,我们准确获得了调节阀内空化产生的位置、分布区域以及形态的变化。调节阀流道内空化附着区域可分为空化形成区(IR)、发展区(DR)和溃灭区(CR)。背压是影响空化附着区域形态的一个重要因素。随着背压的增加,其对空化的抑制作用比较明显,空化形成区的终点也是溃灭区的起点,即空化在流道内的分布形式仅为空化形成、溃灭这两种分布形式。此外,随着背压的增加,空化强度减弱,空化长度亦减小。     

高压调节阀结构改进与汽蚀仿真

针对高压调节阀使用寿命偏低的问题,以串联型的多级降压结构为基础,提出一种优化的高压差调节阀结构。采用ANSYS Fluent对阀门内部的汽蚀现象进行仿真研究,得出静压、速度、气相体积分数等一系列数据,并讨论多级降压结构对阀门性能的影响。结果表明：阀门处于小开度下,容易产生汽蚀,汽蚀部位主要位于节流孔的阀芯与阀座处;相同工况下,优化后的调节阀能够有效抵抗气蚀,从而提高阀门的使用寿命。     

往复泵水头损失及空化现象的数值仿真优化

为减轻往复泵的水头损失及空化现象，以提高吸入性能，根据魏斯特法尔理论分析了泵阀运动特性，基于阀盘结构和活塞冲次等参量，提出了水头损失和空化量的优化模型。采用Fluent动网格技术进行动态数值模拟，分析了各参量对吸入过程水头损失和空化现象的影响及其发展过程，优选出了最佳阀盘结构参数和活塞冲次，可有效减小液缸内的水头损失，降低因阀盘开启滞后而产生的空化现象，改善泵的吸入性能和汽蚀现象。得出了往复泵吸入过程水头损失最小、活塞端面的空化量最小时的阀盘锥角及最优的工作冲次，为往复泵的吸入特性研究提供了参考依据。     

Hydrodynamic characteristics of a butterfly valve — Prediction of pressure loss characteristics

Investigation on fluidmechanic performance on a butterfly valve has been carried out. A practical valve model of a given thickness and a hub is used for the loss coefficient theory. A theoretical loss coefficient has been formulated from a contraction factor obtained by applying the generalized Borda mouthpiece theory.

Cavitation stages (such as cavitation inception, supercavitation inception, cavitation damage inception, choking cavitation) have been theoretically predicted from the valve loss coefficient. The cavitation prediction has been carried out by applying the free streamline theory, where the relation between the loss coefficient and the critical cavitation factor has been formulated. The results of the theoretical prediction equations agree well with the experimental results.