内嵌微小热电偶的液压阀口温度分布实验及数值分析

摘要

液压阀口节流升温不仅会造成能量损失,而且会引发热变形,造成滑阀滞卡,影响液压机械的稳定性甚至安全性。深入研究阀口温度分布是准确预测热变形的前提。本研究将微小热电偶嵌入简化的平面阀口,测量了阀口开度x在1~3 mm、入口压力p_(in)在0.5~3.0 MPa范围内、阀口节流过程中的壁面温度分布。实验表明:阀口节流升温速度随压差增大而增大,x=2 mm,p_(in)=3.0 MPa时,初始升温速度可达到0.79℃/min;节流作用下的阀口温度分布不均匀,阀口开度较小时温度梯度对压差较为敏感,x=1 mm、p_(in)=3.0 MPa时,阀口壁面的最大温差可达到7.86℃;阀口尖角部位通常会产生明显的局部高温,在3.0 MPa下升温110 min可达到72.9℃,但是在大开度或大压差情况下,阀口竖直壁面亦会产生局部高温。针对这一现象,结合ANSYS Fluent软件中的Fluid-solid-heat coupling模块和Mixture多相流模型进行了综合分析,结果表明涡流和空化对阀口壁面的温度分布具有显著影响。