多路阀是工程机械的关键元器件之一,其质量和性能对主机的影响非常大。目前采用CFD方法对多路阀的研究大部分仅是简单直观的理论分析,并且对多路阀空化问题的相关研究并不多。在本文中,以挖掘机多路阀为研究对象,以FLUENT软件为工具,研究了多路阀的空化问题。
 首先从空化理论角度分析了影响多路阀空化问题的关键因素。影响空化的直接因素主要包括液流压力和速度；而液流压力和流量受到阀口开度和流量系数影响,因此阀口开度和流量系数是影响空化的间接因素。分别对这些直接因素和间接因素做出研究。其次,根据挖掘机多路阀的工作原理和基本结构,针对不同的研究条件在Gambit中建立其三维模型。在网格化处理时,网格类型采用四面体网格(TGrid);同时为了节省计算所用时间,并确保仿真精度,对阀口的网格作了密集处理。针对前期所建立的挖掘机回转阀仿真模型进行仿真,并在MATLAB中计算阀口过流面积,研究过流面积和流量系数对流量、压力的影响。研究表明,阀口过流面积对流量和压力影响较大；而流量系数基本稳定,在计算中可以视为常数。再次,文章分别针对影响空化的背压和流速因素做出研究。研究表明：在流量不变的情况下,阀口开度越小,空化发生的临界背压越小,而且空化情况越严重；在阀口开度和结构不变的情况下,背压值越小,流场内的较小压力越小。当背压不变时,阀口开度越小,发生空化的临界速度越小；而且当固定背压值设置的越低,空化发生的临界速度越小。通过计算不同条件下的空化数Pout-Pmin(背压与较小压力的差值)和Pin-Pmin。(入口压力与较小压力的差值)与Pin-Pout(进出口压差)的关系,提出了一种基于饱和蒸汽压的临界背压值和临界流量值的计算方法。