球阀是先导式阀结构中常用的一种阀结构。先导球阀因其结构简单、阻尼系数较小等原因,在液压系统中扰动因素的激励下易出现失稳振动的情况。而阀芯的振动又会引起系统大幅压力波动,影响系统工作稳定性。因此研究先导级球阀阀芯的轴向振动现象,抑制阀芯振动,对提高其工作稳定性具有重要意义。本课题采用流固耦合仿真计算与实验研究相结合的方法,对先导级球阀的静动态特性进行了研究,具体工作内容如下:一、研究了先导级球阀阀芯开启过程中的阀口位置迁移过程,结果表明:当阀芯升程较小时,阀口位于球心与凡尔线的垂线位置;当阀芯升程较大时,阀口位于球心与凡尔线上端点的连线处。二、对先导级球阀开启过程进行了实验研究,结果表明:流体流经阀口后,在阀尾端形成了稳定的贴壁面射流,并在阀口尾端形成了一个环形涡;另外通过频谱分析法得出在球阀开启和工作过程中,阀芯-弹簧振动系统的振动、流量脉动以及弹簧支承部分的振动造成了阀腔压力的波动。三、以阶跃流量信号为输入对不同结构的先导球阀的开启过程进行了流固耦合计算。并运用实验结果验证了计算模型的准确性,研究结果表明:对于带阻尼孔结构的球阀,阻尼孔的淹没射流导致正对阻尼孔的球阀表面压力明显升高,通过减小阀腔直径的的方法可显著减小阀腔涡流区对阀芯表面压力波动的影响。四、以正弦流量信号为输入条件对先导级球阀进行了模拟运算,并利用球阀阀芯的正弦信号反馈情况以及对所计算模型球阀阀芯表面结构进行了受力分析,结果表明:带阻尼孔的球阀阀芯振动过程中静压区液压力波动相位均超前于球阀阀芯振动相位,而射流区液压力、阀口区域的液压力和球阀粘滞力波动相位均滞后于阀芯运动。本课题主要研究得出了部分结构参数对球阀开启过程动力学特征的影响。在正弦响应过程中,阀芯所受作用力和阀芯运动间的相互作用等。对球阀动态特性的优化与稳定性分析,具有一定的参考意义。