针对球式配流阀在配流过程中阀口出现的空化问题,建立三维流域仿真模型。结合Zwart-Gerber-Belamri空化模型和湍流黏度修正后的重整化群κ-ε湍流模型对球式配流阀空化现象进行数值模拟,通过典型工况下流场体积分数云图与气相等值面图,揭示阀口空化强度及空泡形态的周期性演变规律,并基于速度场和压力场分析,阐明空化周期性演变过程中的流场特性。同时探究阀口开度、入口压力和背压对空化流场的影响规律。结果表明球式配流阀阀口空化特性受开度影响,开度越大,空化范围与强度越小,周期性的空化流场演变在开度超过0.3 mm后不再出现;背压的增高使空化区尾部无法向出口发展,抑制了流场空化范围,同时降低了流场周期性脉动频率;增大入口压力将加快阀口空化初生速率,当开度超过0.4 mm后,入口压力对阀口空化强度影响减弱。

为了研究轴对称体非定常空化的脉动特性,采用高速全流场显示技术和动态测力系统实验研究了绕半球型和平头轴对称体的非定常空化流场及其动力特性。实验在闭式水洞中进行,采用高速摄影的方法观察了在不同空化数下绕半球型和平头轴对称体的空穴形态,总结了在不同空化数下空泡形态的脉动特性;测量了轴对称体受到的阻力,并对阻力信号进行了时频分析,得到了轴对称体阻力在非定常空化阶段的时频特征。结果表明：空泡形态及其对应的动力特征随着空化数的变化存在明显的非定常特性,空化流场形态与动力特征频率存在高度的相关性。并且不同头型轴对称体的脉动特性存在明显的差异,半球型轴对称体空泡流动的脉动主要是空泡尾部的高频小脱落引起的,而平头轴对称体的空泡流脉动成分主要是大尺度的漩涡空泡团的周期性脱落,空化流场的低频...

对于超声清洗设备的生产者和使用者来说,了解声场信号的特征有助于正确地测量超声场并合理地评价超声清洗设备.使用水听器对低频超声清洗声场的声压进行了测量,分析了声压信号的时域特征,并研究了超声波发生器对声压信号的影响.结果表明:低频超声清洗声场的时域声压波形具有宏观上的周期性和微观上的随机性两大特点;超声波发生器直接影响着清洗机的声场特性.

黏度是液压油的基本属性之一,其值对温度变化非常敏感,而温度又是影响油液发生空化的直接因素之一,因此为研究油液的实时黏-温特性对轴向柱塞泵空化效应的影响,利用流体仿真分析软件PumpLinx建立了包括湍流模型、全空化模型等条件在内的轴向柱塞泵动态CFD模型;并在考虑配流副间隙、柱塞副间隙和滑靴副间隙基础上,通过分析对比黏度恒定和实时黏-温变化两种条件下柱塞泵温度场、速度场和气体体积分数等因素,分析了黏-温特性对轴向柱塞泵内空化效应的实时影响。结果表明:与黏度为定值相比,在实时黏-温条件下柱塞泵空化效应更加剧烈,研究过程中所建立的仿真模型为后续的优化设计提供了一定的指导。

为了进一步提高低比转数离心泵的空化性能,提出在叶片压力面开槽的方法来抑制空化。针对离心泵运行过程中产生空化的流动特点,基于Kubota空化模型,采用SST k-ω模型对在相同工况下的离心泵中两相流动进行数值模拟与分析。模拟结果表明叶片表面开槽后,离心泵各个工况下的扬程有所上升,在设计点扬程提高12.8%,同时效率提高4.2%。叶片开槽可以有效阻止低压区域向外扩张,改变压力的分布,对离心泵内各个阶段空化均有抑制作用。叶片开槽可以优化流场结构,使流道内的压力增加,减小空泡的体积分数。叶片开槽时离心泵叶轮内空泡体积在空化的各个阶段均小于无槽时叶轮内空泡体积,在空化发展阶段,开槽时空泡体积持续衰减。

针对液膜密封中空化问题,建立基于质量守恒JFO边界条件的螺旋槽液膜密封数学模型,采用流线迎风有限元法求解考虑液膜离心项的Reynolds控制方程,获得端面膜压分布,进而分析了操作参数对空化特性的影响。结果表明：不同操作参数下,空化发生时的液膜破裂位置均位于螺旋槽边界线上;转速的增大、膜厚及介质压力的减小促进空化的生成,反之,抑制空化发生。计算结果为液膜密封在不同操作条件下的设计和应用提供理论指导。

为了分析高速空化条件下的水静压轴承的静态特性，基于Launder-Sharma模型和空化蒸汽泡的体积分数方程及动力学方程，建立了一种考虑空化两相流的低Re数混合k-ε模型，将理论模型应用于水静压轴承的静态特性研究。结果表明，转速、供水压力等物理参数不仅影响着水静压轴承的水膜压力、承载力、偏位角和摩擦功率等，而且直接影响着水静压轴承的空化程度，即气泡的浓度分布。空化气泡主要出现在水腔之间的负压封水面及小孔节流器附近；水腔内存在显著的漩涡流，原因在于轴颈表面作高速旋转运动，使得腔内高速水流冲击弧形水腔壁面形成漩涡。

为研究不同空化工况下轴流泵装置内部压力脉动特性,采用动态压力传感器对派河口泵站轴流泵装置模型的叶轮进口、叶轮出口、导叶出口3个压力监测点,分别在2.5、3.5、4.5、5.4m扬程和未发生空化、临界空化(泵装置效率下降1%)、深度空化(泵装置效率下降3%)等12种工况下进行了压力脉动试验。试验结果表明叶轮进口处的压力脉动曲线为平滑的近似正弦曲线;叶轮出口处压力脉动曲线幅值最大,且只在高扬程、未发生空化工况下的一个旋转周期内表现出明显有规律的二次谐波特性;导叶出口的压力脉动时域特性与叶轮进口相似。快速傅里叶变换(FFT)结果表明各监测点在各工况下的主频为叶片通过频率的整数倍频,同一扬程工况下,随着空化程度的加深,各监测点主频附近的谐频逐渐向低频段移动;导叶出口与叶轮进口受叶频影响较小,且表现出相似的频率特性。

为了改善大流量液控单向阀的动态特性,采用流体动力学分析方法对大流量液控单向阀进行流场分析,研究了大流量阀工作时流道内流体的压力、液体相的变化情况.实验分析了大流量液控单向阀的动态特性和功率谱,结果表明：在大流量液控单向阀反向开启的过程中,过流面积越大,卸载时间越短,流量上升越快,空化指数越低.但过流面积31.2mm^2时通流能力最强,且压力波动并不呈线性降低的规律.

本文重点讨论水为介质的空蚀空化现象、空蚀空化现象的形成机理、影响因素以及空蚀空化现象在液压系统中的危害和一般的减史措施。对于液压系统中存在的空蚀空化，可以由水和油作为介质以相似比来推得。