液壓節(jié)流閥作為液壓傳動(dòng)與控制中非常重要的基礎(chǔ)性元件,具有密封性好,抗污染能力強(qiáng)等特點(diǎn),被廣泛的應(yīng)用在液壓系統(tǒng)中。但當(dāng)節(jié)流閥內(nèi)發(fā)生空化時(shí),空化的周期性潰滅使閥內(nèi)壓力產(chǎn)生振蕩,影響系統(tǒng)穩(wěn)定性,且空泡在閥芯表面潰滅產(chǎn)生的壓力沖擊使閥芯表面金屬剝落,形成氣蝕,嚴(yán)重影響節(jié)流閥的使用壽命,因此對(duì)節(jié)流閥內(nèi)部空化現(xiàn)象進(jìn)行研究具有重要意義。本文采用了理論分析、數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法,分別對(duì)不同結(jié)構(gòu)和工作參數(shù)時(shí)節(jié)流閥內(nèi)油液流場(chǎng)非定�？栈匦赃M(jìn)行了研究,包括:空化結(jié)構(gòu)演化過程及周期性、不同空化階段對(duì)速度場(chǎng)的影響以及空化潰滅對(duì)節(jié)流閥下游流道壓力脈動(dòng)的影響。采用數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的研究方法,研究了在一種典型工況時(shí)的液壓節(jié)流閥內(nèi)流場(chǎng)非定常空化特性,研究結(jié)果表明:空化的發(fā)展是一種非定常的周期性過程,其發(fā)展變化可以分為空化的產(chǎn)生、脫落以及潰滅這三個(gè)過程。相對(duì)于空化初生,空化潰滅階段存在更廣的高速分布區(qū),在速度波動(dòng)的程度相對(duì)更劇烈,同時(shí)不同位置截面在靠近壁面處均存在反向射流區(qū),且不同截面位置所對(duì)應(yīng)的反向射流的強(qiáng)度不同。不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的壓力脈動(dòng)具有相同的主頻,該頻率和空化結(jié)構(gòu)演化的周期基本一致。針對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)節(jié)流閥內(nèi)非定�？栈匦缘挠绊�,數(shù)值與理論分析了閥芯長徑比以及上下游流道徑比對(duì)閥內(nèi)空化場(chǎng)、速度場(chǎng)以及壓力場(chǎng)的影響,研究結(jié)果表明:空化周期隨閥芯長徑比的增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì),但相對(duì)于閥芯頭部半徑R0對(duì)空化流場(chǎng)的影響,改變閥芯頭部曲線段長度L對(duì)空化流場(chǎng)的影響較大。此外,空化周期隨上下游流道徑比的增大同樣呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。在保持上游流道半徑不變,減小下游流道半徑時(shí),閥芯頭部的空化區(qū)域以及壓力脈動(dòng)的幅值逐漸增大,但改變節(jié)流閥上游流道半徑對(duì)閥內(nèi)流場(chǎng)的影響較小。為了研究工作參數(shù)對(duì)節(jié)流閥內(nèi)非定常空化特性的影響,采用數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的研究方法,研究了進(jìn)出口壓差以及開度變化對(duì)閥內(nèi)空化場(chǎng)、速度場(chǎng)及壓力場(chǎng)的影響,研究結(jié)果表明:隨著進(jìn)出口壓差的增大,空化周期和游離型空化的最大長度也相對(duì)增加,同時(shí)壓力脈動(dòng)產(chǎn)生波谷期的時(shí)間會(huì)向前發(fā)生推移。在進(jìn)出口壓差保持不變,增大閥門開度時(shí),介質(zhì)在閥腔中沿軸向的速度增加,游離型空化隨著主流一起向下游運(yùn)動(dòng)的速度相對(duì)增加,空化周期變小,游離型空化由產(chǎn)生到潰滅的時(shí)間相對(duì)減小,且閥芯頭部的空化區(qū)域會(huì)逐漸減小。
【學(xué)位單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH137.522
【部分圖文】：

2 節(jié)流閥內(nèi)空化流動(dòng)的基本理論及實(shí)驗(yàn)方法速度較快、空化發(fā)生的區(qū)域較大或者是壁面的形時(shí)，在液壓油和閥座固壁面之間形成看似位置不就被稱為固定型空化。順著固定型空化外部表面位置的閥座壁面上形成駐點(diǎn)，那么在空腔的里面，如果該流動(dòng)能夠達(dá)到空腔的前端位置，那么空，并且順著主流發(fā)生潰滅進(jìn)而消失。但是新的固上產(chǎn)生并發(fā)育。此后反向流會(huì)繼續(xù)填充空腔以不斷地進(jìn)行周期性循環(huán)。

圖 2-2 游離型空化示意圖Figure 2-2 Free cavitation schematic空化渦中心處的壓強(qiáng)低于在當(dāng)前溫度下的飽和蒸汽壓閘門槽中，如果能夠產(chǎn)生強(qiáng)度很大的漩渦，那么強(qiáng)度很大的流動(dòng)介質(zhì)中會(huì)含有強(qiáng)度較大的紊動(dòng)漩都會(huì)有漩渦空化產(chǎn)生�？栈挠煽栈跎綕缰芏鴱�(fù)始的空化過程稱為振三種空化不同的是，上述的空化類型基本都在流化在不流動(dòng)的液壓介質(zhì)中也能夠產(chǎn)生。(Re-entrant Jet)內(nèi)發(fā)生空化時(shí)，在閥座下游壁面會(huì)產(chǎn)生指向上游為反向射流或回射流。圖 2-3(a)~(f)為反向射流

圖 2-3 反向射流機(jī)制示意圖Figure 2-3 Schematic of re-entrant jet mechanism回射流的厚度以及速度是其兩個(gè)重要的參數(shù)。對(duì)于回射流的厚度，在無壓力梯度的情況下，根據(jù)非線性理論給出如下的計(jì)算公式：1 1= 12 1 （2-1）其中 是回射流厚度與空泡最大厚度的比值， 為空化數(shù)。由公式可以得出當(dāng)空化數(shù)增大時(shí)回射流的厚度也會(huì)增大。當(dāng)空化數(shù) 很大時(shí)，其厚度能夠達(dá)到空泡最大厚度的一半，當(dāng)空化數(shù) 接近于零時(shí)，回射流厚度也基本接近于零�；厣淞鞯暮穸炔煌浜涂张莸纳媳谂龅降碾y易程度也不同。在回射流的厚度比較大時(shí)，它在向上游運(yùn)動(dòng)的過程中很容易碰到空泡的上壁，從而回射流到達(dá)空泡頭部的難度增大，會(huì)致使空泡發(fā)生脫落的尺度相對(duì)較小。當(dāng)回射流較薄時(shí)，在空泡中它有較大的運(yùn)動(dòng)空間，很容易延壁面到達(dá)空泡的前端，切斷整個(gè)空泡，造成大范圍的空泡脫落，形成云狀空泡。對(duì)于回射流的速度，Sakoda[79]等根據(jù)大量的試驗(yàn)結(jié)果給出了一經(jīng)驗(yàn)公式：
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2848063