液壓閥是液壓系統(tǒng)流體控制的中樞,隨著液壓技術向更高功率密度的發(fā)展,當液壓管路中的流量被切斷后,液壓閥中將會出現(xiàn)更大的壓力梯度,研究發(fā)現(xiàn),液壓閥在流量被切斷瞬間會出現(xiàn)劇烈的空化現(xiàn)象,空化潰滅時產生的壓力波會對液壓閥的性能造成嚴重負面影響,遠遠偏離其額定工況。因此,對于一些對液壓閥可靠性要求比較高的場合,研究液壓閥流量被切斷時的瞬態(tài)特性顯得尤為重要。但是對于液壓閥流量被切斷瞬間其內部發(fā)生的瞬態(tài)空化現(xiàn)象,目前的研究還很少。因此,我們采用了可視化方法對液壓管路流量被切斷瞬間閥門內部的空化現(xiàn)象進行了實驗研究。本文的研究內容主要有以下幾點:第一章概述了本課題的研究意義、液壓閥中空化現(xiàn)象研究現(xiàn)狀、高速攝像技術、油介質中發(fā)生空化的機理以及本論文的主要研究方向和內容。第二章對簡化后的二維流道模型進行了結構化網格劃分,然后分別采用Schnerr-Sauer空化模型、Zwart-Gerber-Belamri空化模型和Singhal空化模型這三種基于相變的蒸氣型空化模型進行空化流動仿真,將得到的計算結果與實驗結果進行比對,分別得到三種基于相變的空化模型計算油空化現(xiàn)象的優(yōu)劣。比對計算與實驗結果,發(fā)現(xiàn)修正湍流粘度后的Singhal模型的計算結果比前面兩種模型的計算結果要好。然后通過上述結果對基于相變的空化模型計算油空化的局限性進行討論,發(fā)現(xiàn)基于相變的空化模型無法模擬出微型氣泡的流動狀態(tài),因為對基于液體相變的空化模型來說,只要流場中的局部壓力大于飽和蒸氣壓,微型蒸氣泡就會立刻轉變?yōu)橐合唷５谌聦σ簤汗苈妨髁壳袛嗨矔r,液壓閥內部的空化流動現(xiàn)象進行了可視化實驗研究。并對實驗得到的圖像進行灰度處理,處理得到流量切斷后圖像相對灰度值隨時間的變化,根據(jù)相對灰度大小衡量空化的強弱。研究發(fā)現(xiàn):準穩(wěn)態(tài)流動下二維閥口模型,當流量被切斷后,在閥口會形成局部低壓,造成強烈的空化,其劇烈程度遠高于準穩(wěn)態(tài)流動下產生的空化;若進口壓力越高,則流體的流動慣性越大,流動停止所需要消耗的時間越長;流量被切斷一段時間后,空化強度突然由強轉弱是由于出口壁面回傳的強壓力波引起的;當模型內部壓力穩(wěn)定后,同一進口壓力下油液中的氣體體積占比隨時間呈指數(shù)規(guī)律下降。最后,對已經做過的工作進行了總結與展望,并簡單介紹了接下來準備開展的研究工作。
【學位單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TH137.52
【部分圖文】：

碩士學位論文度研究倒角長度對閥內部空化流動特性產生的影響，結果雷諾數(shù)固定不變，當油液流出閥口時，若閥座倒角長度 S 1 且小于等于 3，錐閥的流量系數(shù)和臨界空化數(shù)將會達到最，若錐閥閥座的倒角長度 S 與錐閥閥口高度 h 的比值小于空化數(shù)就會達到最大值。同時得出，當油液流出閥口時，，閥口會產生周期性湍流，并且伴隨著管道中油柱的諧振。該實驗對表 1.1 中的幾組參數(shù)的半切錐閥模型進行了詳閥口兩種狀態(tài)，分別得到錐閥流量系數(shù)與閥前后腔壓差、、閥芯以及閥座上的壓力分布、流量系數(shù)和 S/h 以及雷諾數(shù)時的臨界空化數(shù)和 S/h 值以及雷諾數(shù)的關系，還得到了表 1 S/h 分別為 0.4mm、2.31；0.6mm，1.54；0.8mm，1.15；聲與前后腔壓差之間的關系，如圖 1.2。同時拍攝得到了這腔壓力為 0.7MPa 時的空化圖像，如圖 1.3。

圖 1.2 錐閥噪聲與前后腔壓差的關系圖 1.3 開度為 0.6mm、后腔壓力為 0.7MPa 時的空化圖像8 31]還發(fā)現(xiàn)若改變液壓錐閥的錐角和油液溫度，錐閥的研究表明；錐閥錐角對閥口區(qū)域的壓力分布以及流動

圖 1.3 開度為 0.6mm、后腔壓力為 0.7MPa 時的空化還發(fā)現(xiàn)若改變液壓錐閥的錐角和油液溫度，錐表明；錐閥錐角對閥口區(qū)域的壓力分布以及流座上時，對閥的性能的影響更為顯著。他們帶有 1.2mm 長倒角和無倒角的兩種錐閥在錐角狀態(tài)下的流動特性、臨界空化數(shù)、壓力分布為 、 、 時的閥口開度分別取為 0.的閥口高度 h 都保持在 0.566mm，且實驗時油對錐閥空化特性及閥性能的影響，在給定 了 25 C 、40 C 、55 C 三組溫度下的流動特驗發(fā)現(xiàn)，在油液流入錐閥閥口時，只要輕微續(xù)性變化，而溫度對流動參數(shù)的影響取決于油時，空化發(fā)生時溫度的變化同樣會引起流動

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