压力补偿灌水器流固耦合数值模拟及可视化试验研究

来源：机械工程学报杂志2015年第12期北京时间：

作者：楚华丽, 魏正英, 苑伟静, 周兴, 马胜利

单位：西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室

摘要：压力补偿灌水器结构复杂，工作机理不明确，进一步的研发受到阻碍，对压力补偿腔的数值模拟及可视化试验研究是揭示其工作原理的重要途径。采用流固耦合数值方法模拟不同压力下压力补偿灌水器的工作状况，并制作等比例有机玻璃透明试验件进行可视化试验，测量膜片变形和压力补偿腔内部速度分布，对计算结果进行验证。结果表明，流固耦合数值模拟结果与试验结果吻合较好，并发现在流量稳定阶段，随压力增大，弹性膜片的变形增长率越来越小，在75 kPa以后膜片出现振动，并在195 kPa之后完全贴于压力补偿腔顶部，压力补偿灌水器通过弹性膜片的微小变形变化调节出水断面来保持流量稳定，因此弹性膜片的硬度、压力补偿腔出水口和小槽尺寸是决定压力补偿灌水器稳定工作阶段流量以及流态指数的主要因素。该方法为压力补偿灌水器的设计和开发提供了有效途径。

关键词：可视化试验,流固耦合,膜片变形,速度分布,压力补偿灌水器；

基金资助：国家高技术研究发展计划资助项目(863计划，2011AA100507-4)