以压电驱动精密流量阀的阀芯及其周围流场为研究对象,通过建立有限元模型,应用Workbench平台对阀芯及其周围流场进行流固耦合分析。首先通过Fluid Flow(CFX)模块对流体域进行流场分析,得到阀稳态时的内部流体压力场的分布规律;再将流体分析结果导入Static Structural(Ansys)模块,对阀芯固体域进行静力学分析,得到流固耦合作用下阀芯的静变形云图及Von Mises应力云图。根据流固耦合分析结果,对阀芯进行结构参数优化。优化后,在保证阀芯工作可靠性的条件下,阀芯体积减少了13.5%,实现了阀芯的轻量化。

为实现对流量的精密控制利用压电陶瓷的逆压电效应来驱动阀芯运动建立压电陶瓷驱动精密流量阀和内部流场三维模型利用Fluent软件分析了阀内部的流场特性取得了阀稳态时的内部压力场、速度场的分布规律和内部流体的迹线规律。分析结果表明：阀芯节流口处压力损失较大并形成局部负压流体在此处速度达到最大且以喷射流形式流入低压腔阀芯与阀体接触处应采用抗冲刷及高强度材料;阀出口处进行倒圆角处理可有效消除负压并使流体迹线稳定。