为了研制一款适用于纯水介质的双向液压锁,针对纯水介质带来的气蚀破坏,从流场控制的角度出发,设计出3种结构改进方案,并运用CFD技术对各阀道在不同阀口开度条件下的气穴现象进行仿真,从而得出各阀道在抑制气穴方面的性能水平。为保证研究的可靠性,搭建纯水介质双向液压锁实验台进行实验验证。研究结果表明:阀口结构的优化设计对于抑制气穴具有明显效果,其中改进方案1在4种阀道结构中具有最好的防气穴能力,防气穴水平相较于传统阀道结构提高了约50%,使气穴现象得到极大抑制,降低了双向液压锁的气蚀破坏。

针对纯水介质液压锥阀存在的气穴问题,基于CF-PZ200型号的液压支架操纵阀,改进阀口的结构,借助Soildworks建立了操纵阀三维模型,并用AutoCAD简化锥阀阀口为二维对称模型。基于FLUENT软件对锥阀内流场的气穴现象进行气——液两相流仿真,获得阀口三种结构在三种开口度下的流场压力分布、流速分布、气穴分布及其强度的变化规律。做出新型结构试样,进行实验和仿真的对比分析。研究结果表明:新型阀口结构比原型号的结构蒸汽相体积分数平均减小43.69%,阀口结构气穴指数增大了23.47%,因此新型结构的阀口结构会使得操纵阀发生气穴的可能性减小,抗气蚀性能更好。