以水压锥阀为研究对象,通过在阀芯表面加工规律分布的表面微造型以改善阀腔内的润滑性能。基于CFD方法建立仿真模型,研究表面微造型的形貌、几何尺寸以及分布密度对阀腔内润滑性能的影响,研究结果表明加工有圆台形表面微造型的水压锥阀阀腔内润滑性能较好;当单元微造型面积占有率Sp选择在40%左右,高度比δ选择在1.2左右时,阀腔内润滑性能较好;表面微造型分布密度越大,阀腔内润滑性能越好。

为了研究二级节流结构在水压锥阀中的抗气蚀特性,首先从理论上进行分析,然后通过CFD软件,对不同锥角二级节流锥阀的三维流道进行气穴流场的数值模拟计算。通过仿真计算,得到相应的压力分布云图和气体体积百分比分布。分析压力分布对气体体积数的影响,并将结果与一级节流进行对比分析,采用二级节流使得节流口进出口压降减小,经过阀口的最低压力升高,气体体积百分数明显降低;在开度为0.4mm、阀芯半锥角为30°时,没有产生气泡,直接抑制气蚀的产生。因此,二级节流结构能够有效地减轻水压锥阀的气蚀现象。

以水作为工作介质的矿用单体液压支柱,水压锥阀阀口结构及流场分布直接影响支柱的支护性能,利用GAMBIT建立三种不同锥角的阀口结构,用FLuent分别对其压力、速度和湍动能进行仿真分析,得最优结构,并在此基础采用二级节流结构进行优化;研究表明在传统的阀口结构中,阀口锥角为60°时流体流场分布较好,但仍存在负压和能量损失,优化后的二级节流结构内部流场分布更加均匀。

在大雷诺数下应用雷诺应力湍流模型和计算流体力学方法对锥阀的内部流场进行数值仿真计算着重研究阀的结构参数、入口压力、出口压力、阀口开度等对锥阀流场的影响.研究结果表明：阀的结构参数对流场的分布和气穴的产生有较大的影响.同时随着阀口开度、入口压力的增加低压区逐渐扩大压力逐渐下降产生气穴的区域也随着扩大;而随着出口压力的升高低压区的压力也逐渐升高产生气穴的区域也逐渐缩小对气穴有一定的抑制作用.