为了研究调节阀内部的气液两相流变化规律,开发调节阀空化场可视化实验平台并研究其内部空化流分布特征。该调节阀入口压力为2.5~4.0 MPa,背压为1.0 MPa。通过空化场可视化实验表明:随入口压力增加,调节阀节流口处低压区域逐渐扩大,促进了空化区域的发展;调节阀空化特征具体表现为空化流中间段空泡数密度最大、环流道出口部分以及空化流尾流部分的空泡数密度相对较低,空穴气-液交界面尾部轮廓比较模糊,下游流道中偶尔会出现脱落的游离型空泡。该研究将数值仿真和可视化方法相结合应用于探究调节阀实际生产中的空化问题,为理论教学和工程实际应用提供了新思路。

使用要求离轴椭球镜的面形PV（峰谷）值优于0．4λ（λ=351nm）。根据三级像差理论球差表达式和补偿检验原理，得出检测光路中球面补偿镜的半径表达式。由已知数据求解补偿光路的初始结构参数，并带入软件中得到优化后的设计结果，优化后的结果和初始结构参数没有变化，说明补偿光路的求解方法是正确的。考虑到元件的加工误差和检测光路的调试误差，将误差带入检测光路进行模拟分析后，得出被检元件的面形精度：取98％的合格概率时，椭球镜的面形PV为0．379λ（λ=351nm），能够满足使用要求．说明离抽椭球面的反射式补偿检验法是可行的．

扫描近场光学显微镜(SNOM)打破了传统光学显微镜的衍射极限分辨率,自80年代中期出现以来在10多年的时间内获得了迅速的发展,并在很多的领域有很广阔的应用前景。扫描探针的形状及针尖的大小是影响SNOM分辨率的关键因素之一。本文利用自己设计的实验装置提出一种制备探针的新颖热拉法,并将热拉法和腐蚀法相结合,大大提高了实验的成功率。两种方法获得的针尖最优尺寸分别可达96nm和76nm。

在检验光路中,采用补偿透镜来补偿口径为φ500mm的非球面透镜的使用波长（λ=1053nm）与检测波长（λ=632.8nm）之间的色差。给出补偿透镜的求解方法,得到非球面透镜的补偿检验光路,并就非球面透镜的检验精度进行分析。通过精度分析可以看出,在此种补偿检验光路下,非球面透镜的透射波前PV不低于0.2λ（λ=632.8nm）,可满足元件的精度要求。

通过计算机模拟及实验研究了磁流变液颗粒在渐变磁场作用下的成链过程。首先从理论上建立了磁流变液成链过程的物理模型,采用蒙特卡罗方法模拟了其在渐变磁场作用下成链的详细过程。其次,采用光学显微镜观察了磁流变液在渐变磁场作用下的成链过程。数值模拟和实验结果表明,在平行磁场中,当外部磁场为零时,磁流变液的磁性颗粒处于随机分布状态。随着磁场强度的增加,磁性颗粒产生磁团聚形成链状絮凝体,进而由二连体或三连体发展到多连体,甚至网状及柱状结构;在倾斜磁场中,磁流变液中的聚合链也同时旋转,磁性颗粒沿着磁场方向从小链逐渐增大到大链,最后全部沿着磁场方向呈链状或柱状排列。研究结果对优化磁流变液材料的配置和设计高性能磁流变液装置具有重要意义。

采用数值计算的方法对U型节流阀内部流场进行了研究,分析了不同节流槽深度对节流阀内部油液压力场、速度场及空化区域的影响.研究结果表明：流道内压力较大区域位于上游流道,压力较小区域位于下游流道;U型节流槽是压力及速度突变区,在节流槽出口处出现压力骤降并在节流阀口处形成高速射流;在相同工况下,随着节流槽深度的增加,槽内流量增多,迫使油液急速流过节流口,从而造成射流方向发生改变,且高速射流的角度呈现不断减小的趋势,但是油液最大流速逐渐增大.节流槽出口靠近阀腔壁面处产生空化,且随着槽口深度加深时,节流槽内部压力恢复变慢,空化区域的面积逐渐增大,且径向截面空化较强的区域逐渐向节流槽中心扩展.因此,合理地控制U形节流槽的深度或增加节流槽内部阻力,可以有效地抑制空化发生.

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。

针对不同开度下U型节流阀内部流场的变化,基于软件COMSOL Multiphysics建立CFD数值计算模型,得到了节流阀内部流场的速度、压力分布等随着阀口开度变化的特性云图。研究结果表明：节流口处压力下降梯度较大,并出现局部低压区。阀内流体速度在经过阀口处急剧变化,阀口附近流速达到最大,并沿流体流动方向形成一个空心锥形高速射流区域。即流体出口端射流出射方向倾斜指向出口,另一过流面中流体出射方向指向阀座,并沿阀体壁面流动。此外,随着阀口开度减小,阀口处速度大小和阀口附近压力几乎不变,但是节流口流体出射方向角度变大。

基于修正的RNGk-ε湍流模型并结合Schnerr-Sauer空化模型及多相流模型对液压节流阀内部非定常空化流动进行了数值计算,分析了节流阀内空化形态的周期性变化过程及其对应的内部流场的压力脉动特性,讨论了非定常空化形态演变与压力脉动之间的关系,同时研究了不同空化阶段对节流阀内速度场的影响差异。结果表明:节流阀内空化的发展是一种非定常的周期性过程,主要包括空化的产生、脱落以及溃灭;在空化初生时,不同位置截面在轴向速度分布上均未出现反向射流,但在空化溃灭阶段,不同位置截面在靠近壁面处均存在一个宽度大约1mm的反向射流区,且不同截面位置所对应的反向射流的强度不同;阀口下游不同监测点处压力脉动的主频与空化结构演化的周期有着良好的一致性,此外还存在一个次级频率,对应为小尺度空化脱落、溃灭的频率。

本文详细分析了双伸缩立柱的工作原理及其产生初撑力不足的原因，并提出改进方法。