流量切断瞬时V型阀口空化现象研究

发布时间：2020-08-28 21:59

　　液压阀是液压系统流体控制的中枢,随着液压技术向更高功率密度的发展,当液压管路中的流量被切断后,液压阀中将会出现更大的压力梯度,研究发现,液压阀在流量被切断瞬间会出现剧烈的空化现象,空化溃灭时产生的压力波会对液压阀的性能造成严重负面影响,远远偏离其额定工况。因此,对于一些对液压阀可靠性要求比较高的场合,研究液压阀流量被切断时的瞬态特性显得尤为重要。但是对于液压阀流量被切断瞬间其内部发生的瞬态空化现象,目前的研究还很少。因此,我们采用了可视化方法对液压管路流量被切断瞬间阀门内部的空化现象进行了实验研究。本文的研究内容主要有以下几点:第一章概述了本课题的研究意义、液压阀中空化现象研究现状、高速摄像技术、油介质中发生空化的机理以及本论文的主要研究方向和内容。第二章对简化后的二维流道模型进行了结构化网格划分,然后分别采用Schnerr-Sauer空化模型、Zwart-Gerber-Belamri空化模型和Singhal空化模型这三种基于相变的蒸气型空化模型进行空化流动仿真,将得到的计算结果与实验结果进行比对,分别得到三种基于相变的空化模型计算油空化现象的优劣。比对计算与实验结果,发现修正湍流粘度后的Singhal模型的计算结果比前面两种模型的计算结果要好。然后通过上述结果对基于相变的空化模型计算油空化的局限性进行讨论,发现基于相变的空化模型无法模拟出微型气泡的流动状态,因为对基于液体相变的空化模型来说,只要流场中的局部压力大于饱和蒸气压,微型蒸气泡就会立刻转变为液相。第三章对液压管路流量切断瞬时,液压阀内部的空化流动现象进行了可视化实验研究。并对实验得到的图像进行灰度处理,处理得到流量切断后图像相对灰度值随时间的变化,根据相对灰度大小衡量空化的强弱。研究发现:准稳态流动下二维阀口模型,当流量被切断后,在阀口会形成局部低压,造成强烈的空化,其剧烈程度远高于准稳态流动下产生的空化;若进口压力越高,则流体的流动惯性越大,流动停止所需要消耗的时间越长;流量被切断一段时间后,空化强度突然由强转弱是由于出口壁面回传的强压力波引起的;当模型内部压力稳定后,同一进口压力下油液中的气体体积占比随时间呈指数规律下降。最后,对已经做过的工作进行了总结与展望,并简单介绍了接下来准备开展的研究工作。
【学位单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TH137.52
【部分图文】：

硕士学位论文度研究倒角长度对阀内部空化流动特性产生的影响，结果雷诺数固定不变，当油液流出阀口时，若阀座倒角长度 S 1 且小于等于 3，锥阀的流量系数和临界空化数将会达到最，若锥阀阀座的倒角长度 S 与锥阀阀口高度 h 的比值小于空化数就会达到最大值。同时得出，当油液流出阀口时，，阀口会产生周期性湍流，并且伴随着管道中油柱的谐振。该实验对表 1.1 中的几组参数的半切锥阀模型进行了详阀口两种状态，分别得到锥阀流量系数与阀前后腔压差、、阀芯以及阀座上的压力分布、流量系数和 S/h 以及雷诺数时的临界空化数和 S/h 值以及雷诺数的关系，还得到了表 1 S/h 分别为 0.4mm、2.31；0.6mm，1.54；0.8mm，1.15；声与前后腔压差之间的关系，如图 1.2。同时拍摄得到了这腔压力为 0.7MPa 时的空化图像，如图 1.3。

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图 1.2 锥阀噪声与前后腔压差的关系图 1.3 开度为 0.6mm、后腔压力为 0.7MPa 时的空化图像8 31]还发现若改变液压锥阀的锥角和油液温度，锥阀的研究表明；锥阀锥角对阀口区域的压力分布以及流动

后腔,开度,压力,锥阀

图 1.3 开度为 0.6mm、后腔压力为 0.7MPa 时的空化还发现若改变液压锥阀的锥角和油液温度，锥表明；锥阀锥角对阀口区域的压力分布以及流座上时，对阀的性能的影响更为显著。他们带有 1.2mm 长倒角和无倒角的两种锥阀在锥角状态下的流动特性、临界空化数、压力分布为、、时的阀口开度分别取为 0.的阀口高度 h 都保持在 0.566mm，且实验时油对锥阀空化特性及阀性能的影响，在给定了 25 C 、40 C 、55 C 三组温度下的流动特验发现，在油液流入锥阀阀口时，只要轻微续性变化，而温度对流动参数的影响取决于油时，空化发生时温度的变化同样会引起流动

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