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阀芯振荡对阀口空化影响的研究

刘子晨  
【摘要】:在液压系统中,当节流阀或滑阀等工作时,由于阀口流道形状较为复杂且在阀口小开度的情况下,阀口处通常极易出现空化。空化的程度强弱,空化的形态以及空化的附着位置均受到内部流场中多类因素的影响。例如当作为压力控制阀的锥阀等在工作过程中,受到流体表面激励的作用,阀芯极易出现轴向振荡或者侧向振摆的情况,一旦阀芯出现振荡往往会由于振荡导致整个液压系统压力发生大幅波动,这就进一步有可能导致阀口处空化的产生,而当空化产生时,空泡生长膨胀直至消散整个过程同样会带来压力的大幅波动,这就导致阀口的振荡与空化的产生耦合在一起,对于整个液压系统的精确控制均带来更大的难度,因此为了提高液压控制阀的控制性能,就需要深入研究阀芯振荡对阀口处空化发展的影响。本文基于Open FOAM开源软件,通过多相流数值模拟和动网格技术与理论分析,提出一种较为适用于Open FOAM软件中对于阀口结构的网格规划以及网格的扩散方式,在此基础上对阀口振荡过程中各个因素对于阀口空化的影响展开分析。经过研究可以得出,阀芯振荡对阀口附近空化的影响与空化的附着位置息息相关,当空化的主要形式为附着于阀芯振荡的动壁面时,阀芯振荡对于空化具有直接性的影响,阀芯振荡周期以及阀芯振荡幅值均对阀口处的空化造成了十分显著的干涉,但当空化位置出现为附着在阀体之上的固定边界时,阀芯的振荡则对于阀口出的空化影响则较为有限,多数情况为通过压力等因素间接影响,振荡因素本身的作用则受到了极大的削弱。


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