液压锥阀是一种常见结构的液压阀,具有线密封、开启时无死区、动作灵敏、过流能力强等优点。但由于锥阀内部流体介质的流动状态十分复杂,常常会产生严重的气穴问题,并引发噪声,影响锥阀稳定性,且长时间的气穴堆积还会在阀芯表面形成气蚀,影响精密度,引起锥阀失效。因此对液压锥阀气穴及噪声的研究具有重要的意义。针对气穴现象及噪声的发生机理,介绍液压锥阀气穴和噪声的类型及数学模型。依据流体力学理论和锥阀的内流场状态,给出数值模拟的湍流模型、两相流模型、近壁面函数、空化模型及声学模型。为气穴及噪声的仿真研究提供理论基础。根据锥阀通流口形状,建立通流面积公式和流量方程,并推导轴向液动力公式和径向力公式。借助UG软件建立锥阀内部流场的实体模型,基于CFD技术对锥阀的液动力情况进行模拟计算,同时使用AMESim软件仿真对比分析CFD计算结果。最后通过径向力方程计算出阀芯径向偏移量。考虑了流体介质作用在阀芯的径向力无法完全相互抵消,阀芯在径向上存在偏移的情况,针对不同的状态下内流场分别建模,使用ICEM-CFD划分网格模型。基于FLUENT仿真软件,选取了重整化群(RNG)k-ε湍流模型、气穴模型、噪声模型进行两相流数值模拟研究。获得径向偏移、半锥角、开口度、背压四个影响因素下的气穴及噪声的变化情况。根据气相体积分数和噪声值变化曲线,并结合内流场的压力、速度、气穴、噪声的分布云图进行结果分析。搭建液压锥阀的气穴及噪声实验台,为了便于直观的观察锥阀实验中的气穴现象,选用透明的有机玻璃材料加工了锥阀阀块。通过拍摄气穴现象的图片以及测量噪声分贝值,将实验结果与仿真结果相比较,实验测得的气穴强度的变化规律与噪声变化趋势与仿真结果相一致,验证了仿真结果的正确性。