针对航空柱塞泵关键摩擦副存在的摩擦磨损严重、泄漏量大等关键问题,引入压力流和剪切流影响因子,修正间隙流动的雷诺控制方程,然后采用有限元方法,考虑柱塞副弹性变形的影响,对柱塞副的润滑及泄漏特性进行分析。结果表明:考虑衬套弹性变形条件下的最大油膜压力小于刚性衬套条件下的,且油膜压力在靠近柱塞两端的位置时略微大于未考虑弹性变形的情况下的;刚性衬套的最小油膜厚度小于弹性衬套的,考虑弹性变形的油膜厚度沿轴向呈两端急速增大、中间较为平坦的“开口簸箕形”,而刚性衬套沿轴向的油膜厚度呈一条直线,且沿周向方向的衬套最大变形量约为沿轴向的2倍;当压差和柱塞的偏心率增大时,单个柱塞副的泄漏比大部分呈近似线性增大的趋势,当单边间隙增加到3μm以上时,泄漏比显著增大。

液压伺服滑阀易受油液中固体颗粒的冲蚀而发生性能退化。在工作边冲蚀微观形貌的测量与分析基础上,建立小开度阀口流域颗粒运动可视化模型,研究阀口颗粒运动轨迹,仿真分析工作边冲蚀率随液流方向的变化规律。结果表明:阀口冲蚀工作边上存在多处崩边性的微观缺口形貌,颗粒运动过程中与工作边的高速碰撞、刮擦等是阀口冲蚀的主要形式,迎流区的工作边冲蚀率均值和均方差比背流区分别高约1倍和0.8倍。

针对一体化电动液压动力单元内气泡流动现象进行气泡流动观测试验,利用Fluent中的欧拉—欧拉多相流模型对其进行气液两相流三维数值计算。基于气泡流场解析结果和气液两相流的流动特性,提出了两种实现气泡快速分离的方案。研究发现气泡在液压电机泵壳体的外表面及上端吸油口腔体的内表面分布较多,气泡在主轴的外表面汇集。在油液流入油箱前,通过改变油液的流态形成旋转流或紊态流、延长流动路径,可以实现气泡从油液中快速分离的目的。

针对实际中出现的先导式溢流阀调压失效现象,运用FLUENT中的欧拉-欧拉多相流模型对溢流阀中含有均压槽的主阀配合间隙内流场进行液固两相流二维轴对称数值计算.研究发现固体颗粒物在均压槽内有高度聚集现象,均压槽内贴近阀体壁面的半月形区域中固相体积分数最大值是进口的10倍左右,液流主流束和均压槽底部固相体积分数较低;当阀芯运动方向与间隙内压力梯度方向相反时,均压槽出口间隙将浸入高体积分数固相区,部分颗粒在压差作用下将嵌入均压槽出口后的间隙中,引起阀芯卡滞,进而诱发调压失效.

将滑阀微米配合间隙简化为二维模型,敏感颗粒外形近似为方形.运用COMSOL软件中流固耦合模块的任意拉格朗日-欧拉方法,对方形微米颗粒在滑阀间隙内的运动特征进行仿真研究.发现了颗粒在滑阀间隙中的旋转现象,此现象从微观层面科学地解释了非圆球形颗粒物诱发滑阀卡滞的机理.流固耦合计算显示,微米颗粒跟随油液流动的同时,颗粒在间隙中产生旋转运动,同时颗粒中心的运动轨迹有上下波动;均压槽中颗粒中心的运动轨迹呈抛物线状,径向位移的最大值约为均压槽深度的1/4,随着方形颗粒尺寸的增大,其沿径向位移的最大值呈减小趋势.

针对草捆成型液压系统中的插装阀阻尼孔阻塞问题,建立一种近阻塞状态时阻尼孔计算模型,提出阻塞裕度的概念,分析了近阻塞状态液压阻尼孔的流动及压力-流量特性。结果表明近阻塞状态时,阻塞物在入口形成“二次节流”效应,加剧了流速的变化,造成高压力梯度区的前移和低压区的扩大。阻尼孔通流能力随着压差的增大和堵塞裕度的降低而加剧。所推导的理论流量公式在阻塞裕度较小时与数值计算结果吻合良好。研究结果对阻尼孔性能退化的评估提供了参考。

为研究影响数字比例阀先导级高速开关阀响应特性的主要因素,以常闭高速开关阀为研究对象,阐述了该阀结构特征及工作原理,分析了数学机理,运用ANSYS电磁仿真软件建立高速开关阀轴对称二维瞬态电磁模型。通过对高速开关阀电磁特性分析及实验测试,验证了所建模型的正确性。基于该模型在不同线圈匝数、阀芯质量、线圈内阻、复位弹簧刚度、衔铁与挡铁吸合接触面积时,对高速开关阀阀芯运动各阶段进行动态模拟,分析了影响高速开关阀响应特性的主要

采用RNGk-ε湍流模型和气穴模型对射流偏转板伺服阀的前置级三维流场进行了仿真,分析了劈尖微小形变对伺服阀前置级射流气穴强弱、零位压力增益、零位流量增益和泄漏流量的影响.结果表明：劈尖为平顶时气相体积分数最高;随着偏转板位移的增大,前置级气相体积分数呈增大趋势;劈尖为平顶时前置级压差较大、零位压力增益比其他结构分别大21.5%和26.0%;劈尖为尖顶时前置级流量较大,零位流量增益比其他两种结构大19.1%和18.6%;劈尖为尖顶时前置级泄漏流量为7.51mL/s,泄漏流量最小;随着偏转板位移的增大,泄漏流量基本不变.

针对射流偏转板伺服阀油液中的颗粒在高速射流时对其前置级产生冲蚀磨损的问题,将计算流体动力学和冲蚀磨损理论相结合,对射流偏转板伺服阀前置级进行了数值计算.模拟前置级油液的流动及固体颗粒的运动轨迹,计算了不同直径颗粒的最大运动速度及对前置级冲蚀磨损率的影响,分析了不同偏转板位移、V形导流窗口夹角以及不同偏转板厚度与前置级冲蚀磨损率的关系.结果表明:固体颗粒主要对劈尖冲击发生冲蚀磨损,油液中固体颗粒的直径越大其运动速度越小,但较大直径颗粒对前置级的冲蚀磨损较大;偏转板位移、V形导流窗口夹角以及偏转板厚度增大时前置级冲蚀磨损率减小.

分析了挖掘机负流量变量系统的工作原理，建立了负流量．恒功率变量控制的动臂回路液压系统AMESim模型，获得了双泵合流系统动态特性，进而利用FLUENT计算多路阀内流场。结果表明：快速提臂双泵合流时多路阀内流动阻力达2．6MPa，阻力主要发生在合流窗口、节流口、直弯流道处。发现合流窗口处高速液流冲击其后阀芯及阀腔，高速液流交汇增大了流动阻力，改变了阀腔内压力分布使阀芯受到较大侧向力的情况。