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。     

2D阀先导级气穴特性的可视化实验

二维(2D)阀的阀芯具有周向转动和轴向移动的2个自由度,可实现先导控制和功率放大。其先导级阀口因节流会产生气穴,引起阀芯振动并伴有噪声,直接影响阀的稳定性。为研究2D阀先导级处气穴现象及其影响因素,开发了一套可视化实验装置,结合两相流仿真研究,验证了气穴现象与阀口开度、敏感腔体积、节流口形状、入口压力关系密切。结果表明：2D阀先导级高压节流口处的气体体积随阀口开度的增加而减少,直至消失;随入口压力增加,气体体积的变化近似呈线性增长趋势;随着敏感腔体积的增大而显著增加,平均增长速度达62%,且气体分布变得不规则;矩形节流口比弓形节流口处的气穴受入口压力等因素的影响较大,弓形节流口在入口压力增加时,气体体积增量仅为矩形的8%;同时发现,随着气体在感受通道内的扩散,气体边界从最初的类矩形变成多段不规则形状。     

低压下锥阀振荡空化的可视化试验研究

锥阀是压力控制阀中常用的阀结构形式,其阀芯的轴向振荡直接影响着压力控制阀的调压精度和工作稳定性。针对先导级锥阀,运用可视化的试验方法,研究锥阀在弹簧预压缩量不变且开启压力低于2.5 MPa时的阀芯振荡过程和阀口空化现象。结果表明,阀芯的振荡型态与流量密切相关。在流量低于2.0 L/min的失稳振荡现象中,阀芯会撞击阀座,阀口处流场瞬间断流,大量气泡在阀口尾部快速溃灭,并出现明显的回弹现象;在流量高于2.6 L/min的失稳振荡现象中,阀芯不会撞击阀座,阀口处出现有空化和无空化两种情况,且有空化失稳振荡时的阀芯振动和压力波动幅值明显大于无空化时;流量介于2.0~2.6 L/min时,阀芯的失稳振荡处于过渡区间,撞击阀座和不撞击阀座的现象都可能出现。     

锥阀阀口气穴流场的数值模拟与试验研究

采用NNGk-ε湍流模型数值模拟了锥阀阀口的气穴流动。运用工业纤维镜与高速摄像机等组成流场可视化试验系统,多方位地观察了阀口附近的气穴现象,对其进行数字图像处理后,获得了气穴流场的分布信息,与仿真结果比较,吻合良好,表明RNGk-ε湍流模型能有效地描述锥阀等液压元件的阀口气穴流动。同时采用涡流式位移传感器、激光位移器和数字应变测量仪等构成的检测系统,研究了气穴流场诱发的阀体与阀芯振动。     

2D伺服阀矩形和弓形先导级气穴特性及影响因素

二维(2D)伺服阀因其阀芯集旋转和平移运动于一体,且具有先导控制和功率放大的特性,被广泛应用于航空、军工等领域的液压系统中。由于伺服阀先导级的节流口面积非常小,流体流经此处后会因压力骤降而产生气穴现象,将直接影响伺服阀的工作特性。利用Fluent软件,在不同的阀口开度、敏感腔体积、入口压力下,对矩形和弓形2D伺服阀的先导级阀口和流道进行了两相流仿真。结果表明:矩形和弓形先导级阀口均存在一个最佳开度,对气穴现象的抑制能力最强;矩形先导级结构内的气穴现象,受敏感腔体积变化的影响较明显;入口压力越大,敏感腔体积越大,气穴现象越显著,先导级内气体含量越多。     

矿用水压先导阀阀口流量特性仿真研究

基于Fluent流场仿真软件,对一款新型矿用水压比例阀先导阀内部流场进行仿真研究。在相同计算环境下,分别对不同开口度及不同阀口压差下三维流场模型进行单相流及两相流稳态仿真,对结果进行对比分析,得到先导阀内部流场气体分布规律、气体对先导阀流量特性影响规律及气体对先导阀流量系数影响规律:相同压差条件下,随着阀口开度增大,流场气体占比减少,流量系数随之降低;相同开口度条件下,随着压差增大,流场气体占比增大,流量系数随之降低;研究不同背压下气穴分布情况;对阀口进行圆角结构优化,优化结构使得流量系数有所增加,说明圆角对流量特性有较大改善。     

纯水介质下阀口结构对锥阀气穴的影响

针对纯水介质液压锥阀存在的气穴问题，基于CF-PZ200型号的液压支架操纵阀，改进阀口的结构，借助Soildworks建立了操纵阀三维模型，并用AutoCAD简化锥阀阀口为二维对称模型。基于FLUENT软件对锥阀内流场的气穴现象进行气——液两相流仿真，获得阀口三种结构在三种开口度下的流场压力分布、流速分布、气穴分布及其强度的变化规律。做出新型结构试样，进行实验和仿真的对比分析。研究结果表明：新型阀口结构比原型号的结构蒸汽相体积分数平均减小43.69%,阀口结构气穴指数增大了23.47%,因此新型结构的阀口结构会使得操纵阀发生气穴的可能性减小，抗气蚀性能更好。     

一种大流量高速开关阀的设计与实验研究

介绍了一种采用2D伺服阀作为先导控制级的双节流口并联输出结构的大流量高速开关阀的工作原理,通过理论分析和产品样机试验,研究了开关阀的泄漏特性、阀芯运动过程动态特性、阀口流动特性,并结合试验数据阐述了大流量开关阀设计中需注意的问题。该开关阀在10 MPa工作压力下,阀口开启时间约15 ms,进出口压差为2 MPa时的流量达到3000 L/min。     

不同形式阀口对数字液压缸性能影响的研究

四通换向阀是数字液压缸重要的组成元件,其阀口形式和尺寸与数字液压缸动态响应特性息息相关。讨论了长方形、U形和三角形3种不同形式的阀口结构,建立其阀口等效通流面积数学模型,得到其流量特性曲线。使用AMESim软件完成了数字液压缸模型的搭建并定义阀口形式和结构参数,研究了不同形式阀口对数字液压缸动态特性的影响。研究结果表明:长方形阀口流量增益最大,因此在液压缸运动所需流量相同的情况下,长方形阀口阀芯位移最小,U形和三角形阀口阀芯位移是长方形阀口阀芯位移的1.59和2.38倍;液压缸稳定运行阶段,长方形阀口形式下的活塞位移误差为1.41 mm,比其他两种形式阀口小73%和110.6%,而长方形阀口时活塞最终位移误差为0.51 mm,比其他两种形式阀口小7.8%和15.7%。最后通过数字液压缸性能测试试验进行验证。     

孔隙高速流动中的气穴观测与噪声特性

为研究阀口高速流动中的旋涡空化机理及其与噪声特性的关系,运用高速摄像、噪声频谱分析等手段对典型阀口孔隙节流处的流场及流动现象进行分析.利用高速摄像机在微距模式下对阀口流场进行观测,最高拍摄速度达120 000幅/s.研究发现空化的产生与流动分离受背压的影响最为明显,进口压力对气穴形态及噪声影响次之;孔口较深时,不同流动参数下气穴初生的位置始终位于节流边与孔壁相交的锐缘区附近,随着阀口开度的变化,初生位置稍有变化.频谱分析同时表明,气穴的形态和尺度是影响噪声的最重要因素之一.     

不同锥角V形球阀流动特性分析

V形球阀是一种性能优良的调节阀,但在一定条件下会发生空化,从而对管路造成损害.为了研究截流面积对V形球阀内部流动的影响,通过数值模拟的方法,对V形球阀在空化与非空化工况下的内部流场进行了研究,同时对比分析了不同锥角和不同开度下V形球阀流量特性、阻力特性、空化特性的变化规律.结果表明:V形球阀的流量系数随开度和锥角的增大...     

差动阀控非对称缸系统的稳态特性分析

差动阀是具有R型机能的比例方向阀,无需借助外部元件,即可构成差动回路。通过推导得出了差动阀控非对称缸系统在稳态下系统的压力特性、承载范围和速度-负载特性。与常规阀控非对称缸系统进行对比分析,指出了差动阀控非对称缸系统一些独有的特性,如空载下油缸正反向速度增益相等、伸杆时差动阀的通流能力小于标准控制阀等,并对差动阀的选型和使用进行了讨论。     

基于节流阀阀内流场的管道振动分析

建立了板式节流阀的三维模型,运用CFD仿真软件对节流阀内部流场进行了数值模拟,得到了该型号节流阀内流场的三维可视化结果,结果表明:阀芯处的气蚀以及阀出口处的漩涡流是诱发阀芯和阀体振动的主要原因,因此优化阀内部流道对于减小管道振动具有积极的意义。     

一种脉宽调制式数字流量阀性能分析

数字阀有抗干扰、抗污染等优点,但直接控制的脉宽调制（PWM）式数字阀控制流量小、出口流量不连续等缺陷而限制了其应用。为此,设计出一种两级数字流量控制阀,其先导级采用基于PWM的高速开关阀,主级采用基于流量-位移反馈的插装阀,该数字阀具有结构简单、能量利用率高、先导数字控制、主阀连续输出流量等特点。阐述了该数字流量阀的工作原理,在SimulationX软件中建立了相应的数学模型,利用试验数据对主阀和先导阀模型进行了验证,通过仿真和理论推导得出主阀阀芯位移、总流量、放大倍数等参数与结构参数的关系,并对其性能进行了分析。结果表明：该数字阀工作原理是可行的,通过调整先导阀PWM控制信号占空比即可改变主阀出口流量。研究结果对该数字阀的进一步研发和改进有重要意义。     

倒角阀座式水压锥阀空化射流动态行为数值模拟

使用可压缩的VOF空化两相流算法对倒角型阀座水压锥阀的空化射流进行了三维瞬态流场仿真。模拟结果揭示,空化结构首先在狭窄的倒角阀座流道内以附着空化的形式出现;在压差为4.4 MPa的工况条件下,空化分布集中在3个区域,阀座流道内及阀芯后沿的附着型空化,阀座流道至阀芯后沿的漩涡空化。射流势核在阀座流道入口及阀芯后沿均有分离流现象,从而诱发附着型空化;而大尺寸漩涡结构主要分布于射流势核的自由剪切层侧,漩涡空化亦相应地集中在自由剪切层侧,壁面侧偶发性形成薄层型漩涡空化。由于整体的空化行为涉及多个不同类型空化的耦合,其动态演变的周期特性受到干扰。阀座流道后部的脱落空化伴有明显的三维漩涡结构,阀芯后沿的漩涡空化与附着空化通过耦合作用形成大尺寸汽泡结构,揭示了后沿下游稀疏分布的大尺寸空化结构的产生过程。通过开展三维瞬态模拟,结合流场结构探索了空化射流的动态特性,从流体力学的层面解释了实验观测到的空化形态及分布规律。     

最小流量调节阀性能数值模拟分析

采用CFD软件对研发的最小流量阀内部流场进行了仿真实验,得到了阀内压力、速度、振动和噪声的情况。分析结果表明,迷宫式节流阀芯通过多级转弯流道实现逐级稳定降压,能够有效的限制流速上升过快,防止由于压力突变引起的闪蒸、气蚀及冲蚀、振动和噪声的损害。     

基于CFD的V型孔板调节球阀数值模拟研究

从CFD相关的理论角度分析单相流空化流问题研究的可行性,提出了用于数值模拟的几何模型。以标准孔板模型研究了单相流FloEFD数值模拟模型的可靠性,对比分析了V型孔板调节球阀的流量特性,设计几组孔板调节球阀结构,提出较优设计方案实现精确控制流量等。     

高压差调节阀结构改进

论述了70MPa高压差调节阀的使用要求和结构特点。通过CFdesign软件对其介质流场进行分析,得到了介质流通过程中压降的分布情况,为其阀体的结构优化和避免空化、气蚀现象的产生提供了科学的理论依据。     

恰希玛核电站上充流量调节阀产生气蚀的原因分析及改进措施

主要通过恰希玛核电站的上充流量调节阀在现场调试和运行期间所遇到气蚀问题的分析，介绍该阀门运行工况的特殊性，并如何使该阀门满足系统的工况要求。