水压比例溢流阀应用于充液成形工艺中可以决定系统的压力和流量,其性能优劣会决定整个液压系统的工作性能,从而影响零件成形的质量。由于水压阀工作过程中水介质会产生气穴对阀芯等固体结构表面造成破坏,而流体的粘性加热现象又会导致阀芯阀套受热膨胀使得配合间隙变大或变小,造成阀芯卡紧卡死或者泄漏增加,因此需要对水压阀的工作状态进行研究。本文利用CFD和FEM两种数值模拟方法,对不同工作压差、不同阀口开度以及不同流体温度下的两种结构阀腔内部流体流动特性和阀芯阀套热变形进行了计算分析。(1)流体在阀腔内的流动遵循流体力学,温升与变形则遵循热力学以及材料力学。基于这些理论,阐述了流体产生温升的机理,建立了流场与传热、变形间的耦合数学模型。(2)建立水压阀仿真模型,进行网格划分及独立性验证,利用CFD计算得到不同工作压差、开度下的流场压力、速度、空化、温度分布情况,对这些分布情况研究得到:锥形阀口处产生明显压降,使得流速增加,气穴产生,在阀套过流孔和阀芯凹槽斜面这些结构突变的区域流体温升较大,工作压差以及阀口开度的变化对气穴发生影响明显,流体温升也随之变化。(3)建立阀芯阀套稳态下的热分析与结构变形分析模型。通过耦合数据的加载计算得到阀芯、阀套的温度分布以及阀芯阀套受热膨胀产生的整体变形,结合流场分析对不同工作压差、阀口开度下的固体温度分布、热变形变化规律进行了研究。研究结果表明固体温度较高区域均集中于出口侧壁面,变形较大区域也集中于此。此外,本文重点关注了阀芯阀套配合面处的变形规律,并通过提高入口流体温度得到配合处的变形变化,从而估算阀芯阀套在不至卡死的情况下所能承受的最高流体温度。本文对水压比例溢流阀的流场以及固体热变形进行了分析研究,具有一定的实际工程意义。