为了研究调节阀内部的气液两相流变化规律,开发调节阀空化场可视化实验平台并研究其内部空化流分布特征。该调节阀入口压力为2.5~4.0 MPa,背压为1.0 MPa。通过空化场可视化实验表明:随入口压力增加,调节阀节流口处低压区域逐渐扩大,促进了空化区域的发展;调节阀空化特征具体表现为空化流中间段空泡数密度最大、环流道出口部分以及空化流尾流部分的空泡数密度相对较低,空穴气-液交界面尾部轮廓比较模糊,下游流道中偶尔会出现脱落的游离型空泡。该研究将数值仿真和可视化方法相结合应用于探究调节阀实际生产中的空化问题,为理论教学和工程实际应用提供了新思路。

调节阀是液压系统中尤为重要的控制元件,阀内非定常空化流动是影响阀使用寿命和控制精度的主要原因之一。建立调节阀空化图像及压力信号同步采集系统,基于时频域分析,提出皮尔逊相关系数、压力累积强度变化率、压力脉冲因子来评价调节阀内空化演变过程。皮尔逊相关系数R用来确定样本周期数量,以此来确定样本计算长度。压力累积强度变化率λ来评价扩张段空化演变速率。压力脉冲因子α评价相同工况下的扩张段空化强度。实验结果表明,在不同的入口压力或不同的入口温度下,λ随着压差或者温差增大而减小,α为持续增加;对于不同的开度,λ会随着开度先下降后增加,在开度为40%时最低,而α会持续增加。

煤液化技术是保障我国能源安全和稳定供应的有效途径,而热高分调节阀是该技术的核心设备。提出了一种基于非负矩阵因子分解NMF和过程层析成像PT的调节阀流场重构方法,用于快速准确地重构高压工况下的调节阀流场。首先,计算高压工况下调节阀流场分布特征,建立高压工况下的调节阀CFD样本数据库。其次,利用NMF非负矩阵因子对样本数据进行分解,提取表征流场特性的基向量。然后,通过线性组合基向量和过程层析成像技术PT,实现了调节阀流场的快速重构。最后,分析重构流场与仿真流场的误差,验证了该方法的准确性和可行性。实验结果表明,本研究提出的流场重构方法能够准确地、快速地重构流场,大大缩短流场重构所需时间。

使用要求离轴椭球镜的面形PV（峰谷）值优于0．4λ（λ=351nm）。根据三级像差理论球差表达式和补偿检验原理，得出检测光路中球面补偿镜的半径表达式。由已知数据求解补偿光路的初始结构参数，并带入软件中得到优化后的设计结果，优化后的结果和初始结构参数没有变化，说明补偿光路的求解方法是正确的。考虑到元件的加工误差和检测光路的调试误差，将误差带入检测光路进行模拟分析后，得出被检元件的面形精度：取98％的合格概率时，椭球镜的面形PV为0．379λ（λ=351nm），能够满足使用要求．说明离抽椭球面的反射式补偿检验法是可行的．

扫描近场光学显微镜ＳＮＯＭ自八十年代中期以来获得了的发展，并具有超衍射极限光学分辨率。作为ＳＮＯＭ的关键技术之一，样品与探针间距的控制十分重要而且实现起来比较困难。基于剪切力原理，本文提出了一种新型的样品－针尖间距测控的非光学方法，邓，利用压电陶瓷的压坟电效应，将压电陶瓷分为三部分，分别用地激励探针法动，固定地以及擦在振动变化。该方法的灵敏度很高，可将样吕－针尖的间距控制在３ｎｍ左右，而且廉价，制

扫描近场光学显微镜(SNOM)打破了传统光学显微镜的衍射极限分辨率,自80年代中期出现以来在10多年的时间内获得了迅速的发展,并在很多的领域有很广阔的应用前景。扫描探针的形状及针尖的大小是影响SNOM分辨率的关键因素之一。本文利用自己设计的实验装置提出一种制备探针的新颖热拉法,并将热拉法和腐蚀法相结合,大大提高了实验的成功率。两种方法获得的针尖最优尺寸分别可达96nm和76nm。

在检验光路中,采用补偿透镜来补偿口径为φ500mm的非球面透镜的使用波长（λ=1053nm）与检测波长（λ=632.8nm）之间的色差。给出补偿透镜的求解方法,得到非球面透镜的补偿检验光路,并就非球面透镜的检验精度进行分析。通过精度分析可以看出,在此种补偿检验光路下,非球面透镜的透射波前PV不低于0.2λ（λ=632.8nm）,可满足元件的精度要求。

针对湍流流动对煤液化调节阀内部流场稳定性影响,基于粒子图像测速技术(Particle Image Velocimetry, PIV)和能量梯度理论对煤液化调节阀的脉动流场信息进行测量和表征。采用数值模拟和实验相结合的方法,探究了1.2,1.4,1.6,1.8 MPa 4种进口压力条件下(出口压力固定为1 MPa、开度固定为60%)脉动速度均方根、湍流动能等湍流特性参数的变化规律,并结合能量梯度理论对调节阀内流动稳定性展开分析。结果表明,脉动速度均方根的分布与湍流动能的分布具有相似性,高速主

采用数值计算的方法对U型节流阀内部流场进行了研究,分析了不同节流槽深度对节流阀内部油液压力场、速度场及空化区域的影响.研究结果表明：流道内压力较大区域位于上游流道,压力较小区域位于下游流道;U型节流槽是压力及速度突变区,在节流槽出口处出现压力骤降并在节流阀口处形成高速射流;在相同工况下,随着节流槽深度的增加,槽内流量增多,迫使油液急速流过节流口,从而造成射流方向发生改变,且高速射流的角度呈现不断减小的趋势,但是油液最大流速逐渐增大.节流槽出口靠近阀腔壁面处产生空化,且随着槽口深度加深时,节流槽内部压力恢复变慢,空化区域的面积逐渐增大,且径向截面空化较强的区域逐渐向节流槽中心扩展.因此,合理地控制U形节流槽的深度或增加节流槽内部阻力,可以有效地抑制空化发生.

基于修正的RNGk-ε湍流模型并结合Schnerr-Sauer空化模型及多相流模型对液压节流阀内部非定常空化流动进行了数值计算,分析了节流阀内空化形态的周期性变化过程及其对应的内部流场的压力脉动特性,讨论了非定常空化形态演变与压力脉动之间的关系,同时研究了不同空化阶段对节流阀内速度场的影响差异。结果表明:节流阀内空化的发展是一种非定常的周期性过程,主要包括空化的产生、脱落以及溃灭;在空化初生时,不同位置截面在轴向速度分布上均未出现反向射流,但在空化溃灭阶段,不同位置截面在靠近壁面处均存在一个宽度大约1mm的反向射流区,且不同截面位置所对应的反向射流的强度不同;阀口下游不同监测点处压力脉动的主频与空化结构演化的周期有着良好的一致性,此外还存在一个次级频率,对应为小尺度空化脱落、溃灭的频率。