液压阀作为流体动力传动与控制的关键元件之一,被广泛应用于液压系统。然而,随着液压技术的全面发展,液压系统出现的故障失效问题越来越多,尤其是黏性耗散导致的滑阀热卡紧以及颗粒运动造成的滑阀污染卡紧等影响系统工作稳定性的问题也越来越受到重视。在中、高压系统中,液压滑阀常常出现的阀芯热卡紧现象,其主要原因是黏性油液流经滑阀阀口时,黏性加热效应使得局部区域温度升高、阀芯受热膨胀、配合间隙减小。与此同时,伴随着固体颗粒滞留于变形间隙内,污染卡紧进而产生,直接威胁液压系统的工作平顺性和安全性。本论文以典型阀口滑阀为研究对象,基于流固耦合共轭传热方法,运用COMSOL软件内置的共轭传热、固体力学、粒子追踪模块对液压滑阀内部的油液黏性加热、流动与传热、固体受热变形、颗粒运动等多个物理场之间的耦合过程进行了较为深入的分析。数值仿真结果表明:高温主要集中在速度梯度较大的区域以及受油液冲击的节流槽工作面,滑阀节流槽区域产生径向不均匀环状突起变形,阀芯、阀体配合边形成抛物线状径向热膨胀,固体颗粒在变形后的间隙均压槽内更易高度聚集,这些极有可能导致滑阀卡紧现象。本文的主要内容如下:第一章,阐述了本课题研究的背景和意义;介绍了滑阀液压卡紧与污染卡紧现象,对热力耦合形变和颗粒物污染导致滑阀阀芯卡滞故障的国内外相关研究的进展进行概述。第二章,简述COMSOL软件功能和应用场合,对所用计算模块的内置参数进行分析,叙述了滑阀内油液黏性温升的理论依据,根据阀口结构特点,参考等效过流面积的计算理论,推导了本文所研究的阀口等效过流面积计算公式,并对不同阀口形式下的阀腔内部流动与传热过程进行了数值解析。第三章,建立包含流体域和固体域耦合传热过程的单一数值计算模型,研究典型工况下滑阀全域的温度场分布与热变形规律,分析黏温特性、油液含气泡、热导率与温度的线性关系等现实因素对滑阀黏性温升形变的影响,依据已有仿真结果,改进阀芯次要结构,达到减小阀芯热变形量的目的。第四章,建立带有不同形式均压槽的二维滑阀全域热特性模型,探索不同工作压力、阀口开度、间隙大小等因素对滑阀配合间隙热特性的影响。第五章,建立带有不同均压槽形式的热变形前后间隙的二维对称模型,研究变形以后的滑阀径向配合间隙对滑阀内的颗粒物分布以及运动轨迹有何影响,综合考虑颗粒物滞留间隙与阀芯受热膨胀之间的联系,揭示两者对滑阀滞卡的综合作用机制。