微米级圆环缝隙流动与高压强剪切气穴机理研究

本项目针对高速回转液压缸圆环密封缝隙流动具有的微米级结构、轴向大压力梯度、周向强剪切等特点，研究圆环缝隙中高压油液的纯剪切气穴机理，研究在轴向大压力梯度和径向大温度梯度中，低雷诺数流态时的强剪切气穴特性；采用激光诱导荧光单粒子示踪技术、基于球面畸变图像处理算法的PIV技术，以及液固热几何耦合的数值技术，研究圆环缝隙中的气液二相流动和流体粘性发热规律；考虑液固耦合热传递、缝隙变形和气穴等对流动有重要影响的因素，建立更精确的缝隙流动和流体温升模型；从微流体的滑移流动出发，提出一种新的缝隙壁面结构，即圆环密封缝隙的壁面采用亚微米级周向环形肋，以降低高速回转缝隙中的剪切率，并研究高压下的滑移流动规律。本项目建立微米级圆环缝隙高速回转密封的设计理论，以提高回转液压缸的性能；同时还对促进缝隙流动理论、液体气穴理论和滑移流动理论的发展有重要的学术价值。