将滑阀微米配合间隙简化为二维模型,敏感颗粒外形近似为方形.运用COMSOL软件中流固耦合模块的任意拉格朗日-欧拉方法,对方形微米颗粒在滑阀间隙内的运动特征进行仿真研究.发现了颗粒在滑阀间隙中的旋转现象,此现象从微观层面科学地解释了非圆球形颗粒物诱发滑阀卡滞的机理.流固耦合计算显示,微米颗粒跟随油液流动的同时,颗粒在间隙中产生旋转运动,同时颗粒中心的运动轨迹有上下波动;均压槽中颗粒中心的运动轨迹呈抛物线状,径向位移的最大值约为均压槽深度的1/4,随着方形颗粒尺寸的增大,其沿径向位移的最大值呈减小趋势.

以双出杆间隙式粘滞阻尼器为研究对象,建立了间隙式粘滞阻尼器的理论计算模型,分析了二甲基硅油的剪切稀化特性引起黏度的变化。运用MATLAB-Simulink建立了理论计算模型,并模拟了在正弦活塞位移运动情况时阻尼器的负载-位移特性。对比实验与仿真计算的负载-位移曲线,实验结果与仿真结果吻合较好,相对误差较小,证明了理论推导的粘滞阻尼器的计算模型是正确的,二甲基硅油的剪切稀化特性引起的黏度变化是影响间隙式粘滞阻尼器力学特性的关键因素。

为了探究喷嘴挡板式压电气动微阀阀口密封宽度对阀口流动特性的影响,应用CFD技术,采用SST k-ω湍流模型,对不同密封宽度下阀口的流动特性进行了数值模拟计算。结果发现,阀口端面密封宽度对压电气动微阀阀口的流动特性有显著的影响,选取合理的阀口端面密封宽度,可降低阀口的压力损失,提升气动微阀阀口的过流能力;同时发现微阀流量-压力系数不受阀口端面密封宽度的影响。该研究为阀口设计提供了重要参考。

超纯水隔膜阀具有结构简单、耐化学腐蚀、低离子析出等优点,多用于半导体行业,隔膜的疲劳破损是影响隔膜阀寿命和设备可靠性的关键性能指标。通过COMSOL模拟了隔膜启闭过程中的应力变化情况,并详细分析了隔膜工作时的受力特点。结果表明:隔膜启闭过程中受到的应力与阀口开度成线性关系,且阀口开度最大时出现峰值;对于小流量、低流速的超纯水隔膜阀,隔膜失效的主要因素是隔膜启闭过程中机械拉伸引起的疲劳损坏;优化后的隔膜在工作时的应力趋于均匀化,对进一步提高其工作寿命具有良好的工程指导意义。

以球面配流盘三角槽为研究对象,采用流场数值模拟方法,得到了三角槽宽度角和深度角对其过流面积的影响规律。在考虑配流副端面间隙的基础上,对使用不同三角槽的柱塞泵进行数值模拟,分析了泵的出口流量和柱塞腔内压力随缸体转角的变化特征。结果表明:球面配流盘三角槽的过流面积随深度角的增长率大于宽度角的,且过流面积越大,在三角槽处发生的油液倒灌量越多,从而增大了柱塞腔内压力提升的速率,缩短倒灌的时长;如过流面积越小,倒灌量越少,不仅使柱塞腔内压力上升缓慢,倒灌现象持续,还使柱塞排油过程延后,导致流量的峰值提高,加大了脉动幅度。

隔膜阀由于结构简单、密封性好、耐腐蚀和耐磨损等特点被广泛应用于流体控制系统中。超纯水隔膜阀隔膜一般由PTFE或PFA材料制成,在不同驱动方式的作用下隔膜产生不同程度的变形,从而导致阀口流动特性呈现明显差异。采用流固耦合的计算方法,研究了在手动和电磁两种驱动方式下,隔膜提升相同高度时的隔膜形变和阀口流动特性。结果表明,两种驱动方式的流量-压力系数均为线性关系,且电磁驱动隔膜阀流量-压力系数大于手动驱动;由于两种驱动方式作用下隔膜受力状态不同,导致电磁驱动隔膜阀的流量增益近似为恒定值,而手动驱动隔膜阀的隔膜发生了明显的偏置现象,其流量压力特性表现出明显的非线性特征。

隔膜泵是Urea-SCR系统中使用最广泛使用的动力单元,其流量稳定性对系统计量精度有较大影响。受隔膜易变形及配流阀参数的影响,隔膜泵瞬时流量易出现较大波动。要避免或减小这种瞬时流量波动现象,必须进行隔膜泵动态特性分析。鉴于隔膜泵结构及材料特点,提出了一种双向FSI模型,经试验验证,该模型可有效预测隔膜泵动态特性。分析结果显示,减小压出阀弹簧刚度、压出阀阀芯质量及压出阀开启压力均可在一定程度上减小隔膜泵瞬时流量波动现象。所采用方法及所得结果可为相近产品的分析提供理论参考。

基于OpenFOAM及动网格技术针对液压锥阀在作为调压阀工作时,由于阀芯表面受到液体冲击的作用,阀芯极易出现振荡现象,同时由于振荡导致的压力波动造成阀口空化的现象进行分析,并对于该类阀口结构如其他球阀,V型槽滑阀等在OpenFOAM中的动网格技术提出一种较为通用的网格规划以及网格扩散方式,解决在OpenFOAM中较难实现的细小狭缝平动问题。在此基础上通过阀芯的振荡幅值以及振荡周期对阀口空化的影响进行模拟分析。研究表明,对于锥阀这类附着在阀体固定壁面处的空化类型,且空化较为微弱时,阀芯的振荡对于阀口处的空化影响主要是间接的影响,其实质主要是阀口处有效过流面积改变导致的压力改变带来的影响,阀芯的振荡因素对空化的直接影响受到一定程度的削弱。

为了研究大压差、高速瞬变流条件下液压阀口油介质的空气型空化现象与水介质空化存在的差异,明确液压阀口空气型空化流动的形态及周期性行为,建立了可进侧光的可视化实验模型。实验模型将非全周开口V型节流槽阀口结构放大2.8倍,并采用研合面密封,使得实验模型承压能力可达到4.5MPa。通过对高速摄像机获取的实验图像进行灰度化处理,并依据本生溶解度、饱和蒸气压及斯特劳哈尔数研究了不同压差条件下油介质空化流动的周期特性。实验研究表明:当压差在2.0MPa以上时,油液流经V型阀口后会同时存在清晰的附着空化、云状空化和雾状空化;当压差在2.0~3.0MPa时,空化流的演化由空气的析出机制主导,空泡的惯性与流动的周期随压差增大而增长的规律与水空化流动相似;压差增大至3.5~4.5MPa时,气体膨胀机制对空化流的演化起重要作用,附着空化的周期基本...

锥阀由于结构简单、密封性好、响应快，在液压系统中被广泛采用。而锥阀在使用过程中易产生振动、噪声与空化等现象，影响了液压系统的调压稳定性和工作可靠性。锥阀从本质上来看是由阀芯一弹簧构成的弹簧质量振动系统，在流场扰动因素的作用下极易产生振动，从而引起压力调节阀的调定压力产生波动。运用流固耦合的方法分析了不同阀芯结构对锥阀轴向振动的影响，发现在阀芯轴向振动过程中阀口逆压力梯度区的压力波动幅值和相位会产生剧烈变化，对阀芯轴向振动幅值产生较大影响。