工作面支护是煤矿安全高效综采的首要条件,液压支架是综采系统的核心,是煤矿开采的重要设备。高水基反冲洗过滤器被广泛应用于煤矿综采支架的液压系统中,用于对乳化液中所含颗粒杂物进行过滤并实现自我清洁,是保证煤矿综采工作面安全高效生产的关键因素。本文以液压支架反冲洗过滤器为研究对象,利用虚拟现实技术实现了对其过滤状态和反冲洗状态接近实际的流体运动轨迹的可视化动态观察,从滤芯-滤饼反冲洗动态冲蚀、滤芯-滤饼耦联振动、过滤器内置式阀芯流场动态仿真等几个方面,对反冲洗过滤器的动态特性及滤饼的剥落机理进行研究,提升了反冲洗过滤器的过滤效率和反冲洗效果,降低了反冲洗过滤器开发成本,缩短了设计周期。首先将虚拟现实技术应用于液压支架的过滤系统研究中,建立过滤系统三维模型,编制虚拟现实软件程序模拟过滤系统中流体运行轨迹及元件运动。利用键盘、鼠标模拟液压元件(换向阀、单向阀等)的手动操作控制或程序控制,实现人机环境交互,使流体在过滤系统中按照预定轨迹动态流动,滤芯等元件实现动态运转。其次对滤芯-滤饼反冲洗动态冲蚀及表面形貌进行研究,提出了一种反冲洗过滤器剥离滤饼层的仿真方法,对滤饼中颗粒的凝聚机理进行简化,以煤-细砂岩球形物料颗粒柔性面作为滤饼层的模型,进行不同冲击速度与冲击角度的高压水滴冲刷,模拟滤饼的剥落,分析不同冲击角度下的滤饼表面形貌。仿真结果表明:滤饼失重率与断键数在冲击速度为90m/s、冲击角度为30°附近取峰值;在20°和30°冲击角度之间增加23°、24°和25°三组仿真,滤饼失重率与断键数在冲击角度为24°时取峰值,最终确定了反冲洗动态冲蚀滤饼的最佳冲击角度为24°。再次研究了滤芯-滤饼的耦联振动特性,提出了一种基于流固耦合谐振的高水基过滤器反冲洗方法,建立了流固耦合系统分析的基本方程,通过预应力下的模态分析和谐响应分析,研究了水射流靶距对滤芯表面全覆盖滤饼和随机分布沉积滤饼剥落的影响规律,并对滤芯的强度进行了校核验证。仿真结果表明:滤饼表面的最大压力值为1.2MPa;滤芯-滤饼在x方向和y方向的谐振响应值明显大于z方向;仿真得到的最佳水射流靶距为5.47mm,滤芯-滤饼谐振响应值最大;最大峰值响应频率分别为27Hz和31.5Hz,对应两种工况下的一阶模态固有频率;在保证滤芯强度的前提下,滤芯-滤饼有良好的振动状态,较大的振动变形,能够加快滤饼脱离滤芯表面的速度。最后利用动网格技术对内置式阀芯的关闭过程进行动态仿真,分析响应时间分别为0.2s、0.5s、1.23s及2s时不同阀芯开口度的压力场与速度场分布情况,以及阀芯所受稳态液动力变化情况,并绘制稳态液动力曲线,对比仿真值曲线与理论值曲线的差异。结果表明:阀芯响应时间为0.2s和0.5s时,流体冲击阀芯的压力能很快建立起来,但是较小的弹簧刚度,使阀芯复位过程缓慢;阀芯响应时间为2s时,阀芯移动关闭液流的时间较长,造成反冲洗液体流经U型管冲击滤芯-滤饼的压力较低;而阀芯响应时间为1.23s,既不会因响应时间过短影响过滤器正常过滤,也不会因响应时间过长而延长过滤器反冲洗时间,是最佳的阀芯响应时间。本文对高水基反冲洗过滤器过滤系统进行虚拟现实仿真、滤芯-滤饼反冲洗动态冲蚀、滤芯-滤饼耦联振动特性研究及内置式阀芯过滤器流场动态仿真分析,对过滤器结构优化、清洗无盲点控制、质量可控性和产品展示具有重要意义。