直角阀座式水压锥阀空化射流特性数值模拟研究

来源：机床与液压杂志2021年第22期北京时间：

作者：袁聪，宋锦春

单位：肇庆学院机械与汽车工程学院；东北大学机械工程与自动化学院

摘要：为研究喷射流的漩涡空化，基于OpenFOAM平台使用VOF算法搭建可压缩的空化两相流的数学模型。对直角阀座式水压锥阀的空化射流进行三维动态模拟，并将瞬时空化结构、压力分布及节流系数与实验数据进行定量或定性的对比和流动特性分析。结果表明：喷射流的自由边界层诱发漩涡空化结构，锥阀阀芯锥形后沿处形成黏着型空化，而喷射流的壁面边界层未观察到空化现象；自由边界层空化结构的动态演变与漩涡结构的动态特性密切相关；流量特性曲线总体较为平稳，在空化作用下有轻微下降趋势；直角阀座处并不存在足以诱发空化的压降，阀芯表面的压力降梯度相对平缓，为漩涡空化分布及流量特性曲线的平稳趋势提供了合理解释；空化结构的动态演变过程揭示了漩涡空化与阀芯后沿的黏着空化存在明显的耦合。研究结果证明了水压锥阀内部空化喷射流动的动态特性，从流体力学的基础层面解释了空化诱发机制及相关效应。

关键词：直角阀座式水压锥阀; 空化射流; 漩涡空化

基金资助：广东省基础与应用基础研究基金项目(2019A1515110844)；广东省普通高校青年创新人才项目(2019KQNCX175)；国家自然科学基金面上项目(51975511)