液压滑阀是液压控制阀最基本的结构形式之一,阀芯的灵活运动是滑阀控制功能正常实现的根本保证。滑阀工作过程中,跟随油液进入几微米到几十微米滑阀间隙的微米污染颗粒,可能引发阀芯滞卡,造成阀体阀芯运动副的摩擦磨损,导致滑阀控制功能失效。因此,研究滑阀阀腔中微米固体颗粒的运动轨迹,深入认识微米固体颗粒侵入滑阀间隙的瞬态特征,对揭示滑阀滞卡的微观机理、发展高可靠性液压控制阀具有重要意义。本文以液压滑阀为研究对象,首先对微米球形铁质微米颗粒在液流驱动下的运动轨迹进行仿真计算,分析颗粒侵入滑阀间隙的瞬态过程和概率,进而通过高速可视化实验获得球形颗粒在放大的滑阀阀腔与带均压槽滑阀间隙二维模型中的运动过程。具体研究内容如下:首先,建立含微米尺度滑阀间隙的二维滑阀阀腔模型,利用流体-粒子单向耦合计算,对稳态流场中微米球形铁质颗粒在液流驱动下的粒子运动轨迹进行仿真计算。结果显示,油液中的微米颗粒主要随阀口流束运移;间隙高度与阀口开度比从0.0067增大至0.4时,颗粒侵入滑阀间隙的概率从1%增大至27%;当阀口处于小开口状态时,颗粒侵入滑阀间隙的概率会急剧增大;阀口压差增大,侵入滑阀间隙的颗粒数量增加;在滑阀间隙的入口处,颗粒以倾斜碰触壁面、再反弹的运动方式侵入间隙。其次,建立微米尺度的二维带均压槽滑阀间隙模型,对球形和方形微米颗粒在模型中的运动进行流固耦合计算,结果显示,颗粒在滑阀间隙和均压槽中被油液驱动前移的同时伴随颗粒自身的旋转,球形颗粒旋转速度远低于方形颗粒,且颗粒在间隙中的运动轨迹上下波动,方形颗粒运动轨迹的波动幅度大于圆形颗粒。最后,根据滑阀阀腔结构研制二维放大的滑阀阀腔模型和带均压槽滑阀间隙模型,采用直径0.5 mm球形铁质颗粒为失踪粒子,搭建可视化实验台,利用高速摄像机记录从阀腔进口流道释放的颗粒在阀腔中的运动过程和颗粒在间隙模型中的运动过程。实验结果表明:阀腔进口流道处颗粒侵入间隙的概率与颗粒的位置有关,颗粒侵入间隙时在间隙入口处与间隙上下壁面碰撞反弹,通过阀口后颗粒跟随阀口射流运动。对应于放大模型实验进行仿真计算,经过对比发现,放大模型的实验结果与仿真结果一致性高,说明仿真方法的有效性,进而证明了微米尺度颗粒运动轨迹仿真计算结果的可靠性。