截止阀内流道空化形态演变规律及空蚀损伤试验研究

为了研究阀门非对称结构流道空化损伤机理,采用高速摄像机针对一种特殊结构的空化室内空化演变过程进行试验分析,考察了不同空化状态下空泡初生、发展、脱落、分离或融合再生或直接溃灭的过程。结果表明,随流量增加,空化强度增大,空化状态从单空泡初生、脱落演变为下凸圆后方云状空化带,再发展为全流场超空化。固定狭缝3 mm宽度,空化指数在1 224～652区间时,空化状态为泡状空化,空泡在上凸圆绕流135°边界层分离位置初生,经狭缝旋转与下凸圆空泡聚并、长大、溃灭,空泡演变周期约为40 ms;当空化指数在652～81区间时,空化状态为云状空化,微小空泡充满整个空化腔,在上、下凸圆后形成了高透光空泡团聚、溃灭区域,加剧空蚀损伤作用;当空化指数小于21时,出现超空化状态,微空泡溃灭引发的波动效应增大,阀门空蚀损伤速率达到极值。所得结果可为阀门非定常空化过程及阀门空蚀损伤分析提供理论基础。     

球式配流阀内空化数研究

针对配流阀吸水过程发生空化带来水压泵容积效率低的问题,作者以表征空化特征的空化数为角度,分析了影响配流阀空化数变化的主要因素,开展了配流阀吸水过程相关实验和AMESim仿真研究。结果表明,泵腔内压力变化随工况不同而变化,全工况内的实验与仿真计算所得空化数变化趋势一致。利用阀配流系统模型综合对比了柱塞直径、柱塞行程、阀座锥角、入口直径、余隙容积各特征参数对空化数的影响,得出高转速下各因素对吸水空化程度的影响规律,结果发现,阀座锥角和入口直径不影响空化初始时间,阀座锥角变小后空化程度会有波动变化;柱塞直径和行程的大小只会影响空化发生的先后,并不改变最小空化数;余隙容积增大可显著减小吸水空化发生的时间。     

液压新型节流阀抑制空化的效果研究

液压系统中空化现象普遍存在,给系统正常工作造成了一些麻烦。为此设计出带出口压力反馈结构的新型节流阀来抑制空化。将节流阀腔中的湍流脉动压力功率谱强度作为表征阀件空化程度的指标,还首次将新旧两种节流阀的功率谱强度之差进行积分,所得的功率谱效果因子Δη_1及Δη_2用于判别新设计的阀有无抑制空化的能力。实验研究得出:新型节流阀抑制空化的方法是可行的;液压回路采用这种节流阀能较好地消除气泡的产生和伴随的空化现象。     

空化流动研究进展

空化现象是一种与液体的压力有关的动态过程,而对空化流动的研究涉及到流体机械、船舶工程、医疗、环保、国防等众多领域.本文从空化初生、空泡动力学、空化流的测量、以及空化流动的数值模拟等方面对空化流动的国内外研究现状进行了简要的介绍,并对一些研究方向进行了展望.     

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。     

后锥角对串联空化腔室的空化特性的数值研究

针对串联式空化腔室的空化强度和效率存在的问题,展开了对其影响较大的后锥角β值的数值研究,为今后的空化腔室设计提供理论依据。采用Mixture多相流模型,以及k-?两方程湍流模型,在Fluent软件中仿真模拟后锥角β值连续变化的多种串联空化腔室流体域模型,抽取分析计算结果中的压力,速度及空泡体积分数的云图,进而研究后锥形角β值对空化流场的影响。研究结果表明:在后锥形角β值取15?附近能够获得强度相对较高的空化现象;产生空泡体积的大小、负压力的区域大小以及沿中轴线维持恒定速度的能力三者成正相关关系;后锥角β值直接影响着空化流场的分布情况,决定着最终喷射到工件表面的作用范围。     

超声振动珩磨单空化泡溃灭温度研究

为了研究超声振动珩磨作用下的空化效应,基于超声空化动力学和热力学基本定律,建立了超声振动珩磨单空化泡热力学方程;数值模拟了各珩磨参数对空化泡运动半径的影响,间接分析了各参数对单空化泡溃灭温度的影响。结果显示,珩磨参数对空化泡溃灭温度影响微弱,单空化泡的溃灭温度大约为300～1400K;在超声钻床上,以铝箔纸为试验材料进行了超声空化试验,试验结果与理论分析基本一致。     

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。     

锥形节流阀中背压对空化流场的影响

对锥形节流阀进行了流场模拟及其特性研究,分析了流道背压对锥形节流阀流道内压力、速度和空化区域分布的影响。研究结果表明:锥形节流阀阀腔内节流口后部区域,流体流速增高、压力降低,是空化发生的主要区域。随着背压的减小,空化区域不断增大,空化强度增强。背压越小,空化区域越靠近阀座壁面,空化强度越大。研究结论可为工程人员设计高性能液压阀提供了理论依据。     

高速内冷立铣刀的三维空化湍流计算

针对内冷铣刀高速切削加工过程中可能会出现的空化现象进行研究。采用三维混合流体完整空化湍流模型,基于RNG的k-ε湍流模型及SIMPLEC算法,对高速内冷铣刀切削区流场进行计算分析,得到了内冷铣刀出现空化现象的临界转速。本研究结果可为优化高速内冷铣刀结构设计提供理论依据。     

节流槽形式对滑阀空化流场的影响

为了提高采煤工作面液压支架推移拉架准确度,降低空化现象对控制滑阀性能的影响,采用Pumplinx建立了不同节流槽形式下滑阀内部流体域动态模型。仿真分析了不同节流槽形式滑阀在不同开度时,压力场和空化分布以及气体体积分数的变化趋势。结果表明:不同节流槽形式对滑阀内部的压力分布和空化分布具有不同的影响;气体体积分数随着阀口开度的增大,呈现先稳定波动然后陡增最后在阀口完全开放后迅速降低的现象;交错分布形节流槽空化剧烈起始位置为4.5 mm,最大气体体积分数约为0.12,相较于其他槽形明显降低。     

插装型液压锥阀流场与气穴仿真研究

以插装型液压锥阀为研究对象,研究了几何结构参数及边界条件对锥阀流场及气穴现象的影响。按照实际使用中的插装型液压锥阀的参数,建立了锥阀的几何仿真模型,利用FLUENT软件多相流模型对插装型液压锥阀内的流场及气相分布情况进行了仿真计算,并与修改阀芯几何结构进行对比。研究表明:增大阀口开度,增大出口压力,并对阀芯结构进行修改后,插装型液压锥阀阀口气穴现象均可有效减弱。     

A New Kind of Pilot Controlled Proportional Direction Valve with Internal Flow Feedback

Proportional direction valve is one of the most fundamental elements in electronic-hydraulic control technique. Its function is to control the operating speed, direction, position, and strength of output force of the hydraulic actuator continuously. Considering the different application and the cost, the existing technique mainly includes the internal feedback valve used in open loop system, and the electronic closed loop controlled valve used in closed loop system. Because of their different mechanical structure and the great different in performance, it brings inconvenience for customer to select, also inconvenience for enterprise to produce. Aiming at this problem, the idea of combining the above two kinds of valves into one body is proposed first, and then the new valve’s structure to realize this target is designed. The idea intends to apply the displacement pilot flow feedback control principle in present 2-position 2-way valve system to the proportional direction valve of 3-position 4-way system. Newly designed feed forward controller can decouple the interference between the internal feedback and the electronic closed loop. Redundant conversion is designed to electronic switch mode. Experiment on dynamic and static characteristic of new proportional direction valve in internal feedback control mode and electronic closed loop control mode is discussed to prove the new theory is correct. Although the new valve is of excellent dynamic response characteristic, its steady control characteristic in open loop control mode needs to be improved further. The research results prepare one new fundamental element for electronic-hydraulic control technology.     

新月形内齿轮泵空化流场仿真分析

实际液压系统工作条件一直处于动态演变过程。为了分析变工况后新月形内齿轮泵空化流场的演进规律,提出了一种分布式参数模型,该模型利用动网格技术及两相流模型相结合来模拟齿轮泵中含气油液的流动状况。根据因子水平表及正交表性质设计了正交试验方案,在此基础上计算了不同试验对应的三维内流道模型并获得了流场特性及空化演进规律。结果表明:该类型齿轮泵中无明显困油区域,转子区是整个泵内压力最高也是最低的区域;转速一定时,油温对最低压力的影响最大,含气量次之,工作压力的影响可忽略;啮合区中的空化演进规律最为明显,气相整体呈现出先均匀分布,再分散集中,最后又均衡分布的变化规律;压力演变是气相发生运移的根本原因。     

阀芯结构对节流截止阀流阻特性和内部流动特性的影响

为探索阀芯结构对节流截止阀性能的影响,基于有限体积法和标准k-ε湍流模型,在不同开度条件下,采用数值模拟的方法,研究平底、梯形和弧形三种不同阀芯结构节流截止阀的流阻特性,分析阀内部的速度和压力分布规律;并对三种阀芯结构的节流截止阀的流阻特性开展水力试验研究,数值模拟得到的阀门流量系数和流阻系数的结果与水力试验结果比较吻合。结果表明,在开度小于40%时,梯形和弧形阀芯结构的阀门较平底阀芯结构的阀门内部低压回流区有所减弱,压力分布趋于均匀,阀门流阻系数减小,更有利于阀门内部流体的流通;当开度大于55%时,三种阀芯结构的阀门流阻系数基本重合,并趋近与零;在整个开度,弧形阀芯结构的阀门流量随阀门开度变化较为均匀,更有利于阀门流量的调节。     

安全阀内部流场研究进展

介绍了国内外安全阀研究的历史、现状及发展方向，重点分析了弹簧直接载荷式安全阀的内部流场方面的研究进展。     

液压锥阀内部流场的可视化分析

利用Fluent计算流体软件对液压锥阀的内部流场进行分析,经对阀芯不同开口量的可视化分析,采用标;住紊流模型模拟了内部流体的流动状态及漩涡的产生区域,并对其稳态液动力进行了分析,可为阀的整体性能和结构优化提供参考依据：     

一种新型的分流集流阀

分流集流阀可使2个或2个相同的执行元件，在承受不同负载力或2条相应支路上液阻（负载）不等时，仍能获得接近相等的流量而实现同步，即收放速度基本协调一致。不管是收还是放，分流集流阀的调节规律是：游动滑阀移动的结果，总是使流量小的支路液阻小，流量大的支路液阻同时增大，最后使两支路的流量恢复相等。