针对航空柱塞泵关键摩擦副存在的摩擦磨损严重、泄漏量大等关键问题,引入压力流和剪切流影响因子,修正间隙流动的雷诺控制方程,然后采用有限元方法,考虑柱塞副弹性变形的影响,对柱塞副的润滑及泄漏特性进行分析。结果表明:考虑衬套弹性变形条件下的最大油膜压力小于刚性衬套条件下的,且油膜压力在靠近柱塞两端的位置时略微大于未考虑弹性变形的情况下的;刚性衬套的最小油膜厚度小于弹性衬套的,考虑弹性变形的油膜厚度沿轴向呈两端急速增大、中间较为平坦的“开口簸箕形”,而刚性衬套沿轴向的油膜厚度呈一条直线,且沿周向方向的衬套最大变形量约为沿轴向的2倍;当压差和柱塞的偏心率增大时,单个柱塞副的泄漏比大部分呈近似线性增大的趋势,当单边间隙增加到3μm以上时,泄漏比显著增大。

针对一体化电动液压动力单元内气泡流动现象进行气泡流动观测试验,利用Fluent中的欧拉—欧拉多相流模型对其进行气液两相流三维数值计算。基于气泡流场解析结果和气液两相流的流动特性,提出了两种实现气泡快速分离的方案。研究发现气泡在液压电机泵壳体的外表面及上端吸油口腔体的内表面分布较多,气泡在主轴的外表面汇集。在油液流入油箱前,通过改变油液的流态形成旋转流或紊态流、延长流动路径,可以实现气泡从油液中快速分离的目的。

为了分析阀芯均压槽对液压滑阀微米级径向配合间隙内固体颗粒物分布的影响,建立含有不同均压槽的间隙流场二维轴对称模型,采用Fluent欧拉-欧拉液固两相流模型对配合间隙内流场进行仿真计算。结果表明均压槽内贴近阀体壁面处,固相体积分数最高;均压槽尺寸越小,间隙中心的固相体积分数越低;U形槽时,壁面处的固相体积分数最高,矩形槽次之,三角槽时贴近阀体壁面处颗粒物分布最少,而槽底部固相含量最多;圆角三角槽可在很大程度上减小间隙中心的固相体积分数,三角槽对颗粒物的截留作用大,藏污能力强。

针对实际中出现的先导式溢流阀调压失效现象,运用FLUENT中的欧拉-欧拉多相流模型对溢流阀中含有均压槽的主阀配合间隙内流场进行液固两相流二维轴对称数值计算.研究发现固体颗粒物在均压槽内有高度聚集现象,均压槽内贴近阀体壁面的半月形区域中固相体积分数最大值是进口的10倍左右,液流主流束和均压槽底部固相体积分数较低;当阀芯运动方向与间隙内压力梯度方向相反时,均压槽出口间隙将浸入高体积分数固相区,部分颗粒在压差作用下将嵌入均压槽出口后的间隙中,引起阀芯卡滞,进而诱发调压失效.

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.

为研究影响数字比例阀先导级高速开关阀响应特性的主要因素,以常闭高速开关阀为研究对象,阐述了该阀结构特征及工作原理,分析了数学机理,运用ANSYS电磁仿真软件建立高速开关阀轴对称二维瞬态电磁模型。通过对高速开关阀电磁特性分析及实验测试,验证了所建模型的正确性。基于该模型在不同线圈匝数、阀芯质量、线圈内阻、复位弹簧刚度、衔铁与挡铁吸合接触面积时,对高速开关阀阀芯运动各阶段进行动态模拟,分析了影响高速开关阀响应特性的主要

针对射流偏转板伺服阀油液中的颗粒在高速射流时对其前置级产生冲蚀磨损的问题,将计算流体动力学和冲蚀磨损理论相结合,对射流偏转板伺服阀前置级进行了数值计算.模拟前置级油液的流动及固体颗粒的运动轨迹,计算了不同直径颗粒的最大运动速度及对前置级冲蚀磨损率的影响,分析了不同偏转板位移、V形导流窗口夹角以及不同偏转板厚度与前置级冲蚀磨损率的关系.结果表明:固体颗粒主要对劈尖冲击发生冲蚀磨损,油液中固体颗粒的直径越大其运动速度越小,但较大直径颗粒对前置级的冲蚀磨损较大;偏转板位移、V形导流窗口夹角以及偏转板厚度增大时前置级冲蚀磨损率减小.

采用ProCAST软件对液压阀体铸造的流动和凝固过程进行数值模拟,预测铸造过程中出现缩孔的位置;在此基础上建立含有缩孔缺陷的阀体几何模型,利用Workbench计算带有缩孔的阀体在不同压力下的强度并改进阀体结构。结果表明：缩孔出现在阀体沉割槽靠出油口侧的两棱边附近,即最后凝固的部位,最大孔隙率为91.8%;与理想阀体相比,缩孔使得阀体局部有效壁厚大为减小,削弱阀体强度,导致阀体最大应力增大且随压力变化的梯度增大;与改进前的阀体相比,改进后的阀体缩孔缺陷减少且孔隙率降低了2.9倍;改进后带有缩孔的阀体承载能力较改进前带有缩孔的阀体承载能力强。

基于欧拉-拉格朗日方法对液压油箱内固-液两相流流场进行数值模拟 分析不同粒径颗粒在油箱中的运动轨迹 获得颗粒在油箱中的运动规律 提出了两种颗粒沉降的方案.研究结果表明： 油箱中的某些循环区域会形成高湍流强度区域 粒径小的颗粒运动易受到湍流影响; 粒径小的颗粒与流体之间有较好的跟随性; 颗粒运动过程中受到湍流的影响随液流速度的增加而增强; 另外 对比分析不同结构油箱中颗粒的沉降特点 在油箱中设置隔板和扩散器能延长油液的流动路径、 稳定液流进入油箱的状态、 增加颗粒的停留时间 提高固体颗粒的沉降.

液压滑阀在工作过程中常常因黏性加热而出现阀芯热卡紧现象，基于流固耦合共轭传热方法。运用COMSOL软件对滑阀内的热一流一固多物理耦合场进行数值计算。结果表明：高温主要集中在速度梯度较大的区域以及受高速油液冲刷的节流槽壁面，由此产生的阀芯节流槽区域径向不均匀环状凸起变形可能直接导致阀芯卡紧；阀芯最大径向热变形量可达1．31μm，位于节流槽矩形工作边处；黏温特性对滑阀内的黏性加热效应具有消极的影响，含气泡油液却与此相反，导热率与温度的线性关系对滑阀阀芯径向热变形也具有消极的影响；考虑以上因素并不改变滑阀内的温度场分布与热变形特征，而是使计算结果更加符合实际工况。