华南理工大学学报(自然科学版)

作者：刘秀梅, 吴速, 李贝贝, 等

单位：中国矿业大学 机电工程学院，江苏 徐州 221116

关键词：流场可视化,粒子图像测速,调节阀,速度场,三维重构

基金：国家自然科学基金资助项目(51875559)

调节阀流道内流动状态直接影响其服役寿命和系统工作稳定性，为了探究调节阀内部三维流场的分布特性，通过二维粒子图像测速（2D-PIV）装置获取三维坐标系下不同切面的流场特征，利用插值计算其余节点的流场信息，实现调节阀流场的三维重构。实验结果表明：三维重构速度场与二维速度场整体呈一致趋势，油液在调节阀节流口处由于节流效应形成对冲射流，射流汇合后在阀芯头部下游形成高速的整体喷射；阀芯顶端区域由于两侧冲击射流的合并会产生一定的油液回流现象；整体流道速度随着拍摄平面外移均呈逐步下降的趋势，上游流道速度平稳下降到一定值后保持稳定，节流口附近速度呈先升高后下降的趋势且变化幅度较大，壁面阻力以及剪切力的存在使得近壁面速度保持平稳。下游区域速度呈同心圆分布，从湍流变为有序流动。仿真结果表明，三维重构流场与理论计算结果基本一致，最大重构误差为9.5%，出现在节流口处的高速流区域。实验重构结果与仿真重构结果具有高度相似性，流动平缓区域的重构精度较高。本研究可为优化调节阀结构和改善空蚀性能提供参考，也可为微小流道三维流场测量提供借鉴。

来源：2023年第11期

《华南理工大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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