为了适应新形势下流体传动与控制技术行业发展的需求,提高液压专业人才培养的质量,作为工科院校实验教学显得尤为重要,而实验教学的手段和方法一定程度上影响着教学的质量与学生的基础实践能力与解决复杂工程问题的能力。为了培养学生在液压元件与系统方面有更高的理论水平和更强的工程实践能力,教学过程中将液压虚拟实验室与传统实验室相结合使用是有必要的而且是至关重要的。

为了研究高海拔和高空作业环境对齿轮泵工作性能的影响,分析了吸油压力对外啮合齿轮泵空化特性的影响规律。采用数值模拟和可视化试验的方法,针对农业机械液压系统中常用的渐开线外啮合齿轮泵进行分析研究。分别在0. 05、0. 10、0. 15 MPa的吸油压力下,数值模拟该泵内部流场的气体体积分数分布;利用高速摄像设备,试验观测记录该泵内的实际流动状态、气泡大小、气泡数量及空化程度等。结果表明在3种不同的吸油压力下,泵内的油液均会出现不同程度的空化现象,空化强度由大到小依次表现为漩涡流、雾化流、气泡;随着吸油压力的升高,泵内油液中出现的气泡数目逐渐减少、气泡体积逐渐减小,泵内油液的最大气体体积分数和空化程度逐渐减小,使得泵内油液的流动状态越来越平稳,进而改善了齿轮泵出口流量的连续性和稳定性。

为了研究液压冲击器内出现气蚀的原因,通过反馈随动原理,系统分析了冲击器工作过程。基于数学模型搭建AMESim仿真模型,得到活塞和阀芯对应的速度曲线,同时结合PumpLinx软件仿真得到冲击器内流道瞬态流场,分析单个运动周期内的压力云图及流线图,从而确定气蚀问题产生的位置及原因。通过试验分析,验证了联合仿真结果的准确性。对解决产品使用过程中出现的薄弱环节及潜在隐患,进而提高其工作可靠性具有十分重要的理论和现实意义。

以汽轮机高压旁路控制系统为研究对象,通过分析控制系统的主要控制元件——电液比例换向阀的控制特性,考虑比例阀存在的饱和、滞环、死区等主要非线性因素,建立起汽轮机高压旁路控制系统的阀控缸非线性数学模型,并运用PID控制算法参数整定,对系统进行校正。基于MATLAB/Simu-link控制系统的非线性模块,对PID参数整定后的汽轮机高压旁路系统电液比例阀非线性模型进行仿真和分析,结果表明系统响应快速,稳定性良好,达到控制标准要求。

针对白封油枪的文式管结构采用Fluent进行数值模拟。通过对该结构的内部流场进行分析，得出进口压力越大，空化强度越大，形成的真空度越高；出口压力越大，空化强度越小，形成的真空度越小。扩散段锥角能够改变空化发生的区域大小和位置，扩散段锥角越大，空化的区域越小，强度越高。同时，空化区从喉部向出口方向发生偏移。研究结果对加油枪性能评估及结构优化有一定的理论指导意义。

以直线共轭内啮合齿轮泵为研究对象，定义了直线共轭内啮合齿轮泵的啮合角函数，利用啮合角函数推导出了直线共轭齿廓方程，最后通过实例验证了方程的正确性。该方法无需旋转坐标系之间的坐标变换，简化了直线共轭内啮合齿轮泵齿廓方程的求解过程，为设计高性能的齿轮泵齿廓提供了更为简单和方便的途径。

以10 L/min力反馈两级电液伺服阀为研究对象,在MATLAB/Simulink下建立伺服阀的仿真模型,通过仿真得到伺服阀的阶跃响应曲线、伯德图和动态性能指标,为力反馈两级电液伺服阀的参数优化、性能提升和工程应用提供了参考。

利用Pro／E和Fluent软件对不同λ1（喷嘴宽度D1与导流窗口最小宽度H1的比值）的偏转板射流阀进行几何建模与流场仿真，得到不同λ1下偏转板射流阀内部射流速度、压力云图和射流流场的速度、压力分布特征；通过分析仿真数据得到λ1对供油流量Qs、射流流量QJ、射流流量效率ηJ的影响规律。研究发现，喷嘴喷射出的部分油液由于受到V形导流斜面的作用沿着V形导流斜面反向运动，从而使喷向接收口的有效射流流量减小，同时在偏转板入口两侧出现漩涡和能量损失；随着λ1增大，供油流量QS近似线性增大，而射流流量QJ先增大后又减小；当λ1=1时射流流量QJ取得最大值12．5kg／s，对应的射流流量效率ηJ，最大为77．6％。研究结果为偏转板射流伺服阀的效率提高及结构优化设计提供理论依据与参考。

运用CFD软件对某型号偏转板射流阀内部不同阀口参数组合下的压力特性进行数值计算和分析，得出偏转板射流阀输出压力特性随不同阀口结构参数组合的变化规律。计算发现：供油压力为4MPa时，λ1≈0．6，1．5≤λ2≤2，1≤λ3≤1．5组合下偏转板射流阀输出压力增益较大，输出压力特性曲线与偏转板位移成线性关系，研究结果可为偏转板射流伺服阀的工程设计和优化提供理论依据与参考。

应用CFD软件对偏转板射流阀进出油阻尼孔不同参数条件下的射流流场进行数值模拟得出偏转板射流阀内部射流速度、压力的分布特征和不同阻尼孔参数D1、D2、L1、L2对射流速度、压力的影响规律。研究发现：射流速度由喷嘴处的最大值先逐渐减小在0.8 mm位置处又上升到仅次于喷嘴射流速度的较大值;射流压力先增大后又在0.8 mm位置处减到较小值最后在两接收口间阀体处达到射流压力最大值。参数D1对通过V型导流窗口的射流流量、射流压力和恢复压差起决定性作用;增大参数D2时射流速度曲线向上平移而射流压力曲线向下平移。参数L1对射流压力有影响而参数L2对射流场的影响可以忽略。研究结果为高性能偏转板射流伺服阀的工程设计和优化提供参考。