风洞高压供气系统及流量精确控制技术

针对传统的模拟调节阀和数字阀存在的不足，在FL-12风洞设计了一种流量精确控制的高压供气系统。首先通过ER5000控制器和先导比例阀驱动多台薄膜式减压阀实现气流压力的初步调节；然后在此基础上，采用基于PCM数字阀和等百分比流量特性的针型阀共同实现气体流量的精确控制；其次采用带蜂窝器和阻尼网的临界流文丘里流量计进行气流的精确测量；最后，提出基于非线性自整定PID的流量控制算法。试验结果表明，该供气系统的流量调节范围为0.1～8 kg/s,流量控制的绝对精度为±3 g/s,相对控制精度为0.04%,动态调节性能优异，可为风洞进气道等试验提供重要保障。     

一种气体燃料电控喷射系统的流量控制研究

针对气体燃料电控喷射系统对气体燃料喷射量的控制精度低以及流量实时连续调节等问题,提出一种基于电磁直线执行器直接驱动菌形阀的燃料电控喷射系统。在MATLAB/Simulink下建立整个系统的控制模型,仿真计算喷射装置在不同升程下的流量特性,同时对其内部的流场进行仿真,研究其在不同的供气压力下的稳态流量。仿真结果表明,系统的流量和喷射装置的升程以及供气压力成近似线性关系。因此可以通过控制升程的大小来实现流量的连续调节,搭建了气体燃料电控喷射系统的流量特性测试试验台。试验测试在升程分别为1~4 mm和供气压力0.02~0.05 MPa时的流量特性,和仿真结果相吻合,验证了模型的正确性,同时为燃料电控喷射系统的应用提供理论基础。     

高压气动压力流量复合控制数字阀的仿真研究

高压气动系统的自动化对于压力和流量的自动控制都有迫切的需求,而气体的可压缩性决定了其压力与质量流量的控制具有共通性,即都可以通过调节阀门开度来实现,这就使得在同一套装置上实现压力和质量流量的复合控制成为可能。基于此,该文提出一种高压气体压力流量复合控制数字阀,复合数字阀由八个二级高压气动开关阀组成,工作压力可达20 MPa以上,压力或流量控制精度可达1%以上。该文在介绍复合数字阀结构和工作原理的基础上,在AMESim中建立了仿真模型,并通过简单的仿真验证了该复合阀的可行性。复合数字阀的成功研制将解决现有高压气动压力阀存在的泄漏和结冰难题,填补高压气动阀进行质量流量控制的空白。     

模糊控制型数字阀在流量控制中的应用研究

该文设计研究了一种新型数字阀控制器,该控制器基于模糊控制理论与脉宽调制控制技术相结合,并通过了实验验证。实践表明该控制器能解决高压气体微小流量的精确控制问题,其控制精度满足设计要求。     

水液压数字比例阀实验研究

该文设计了一种采用PCM控制的水液压数字比例阀。该阀具有流量大、响应快、控制精度高、抗污染能力强、成本低等一系列优点,可用于水下作业工具的方向和流量控制。同时,制作样机并对样机的压力、流量控制特性和压力动态响应特性进行了实验研究。实验结果表明,样机具有较好的压力、流量控制特性和压力动态响应特性,阀的静态和动态性能基本满足设计要求,具有较好研究价值和应用前景。     

天然气喷射阀动态流量的实时精确计量

天然气喷射阀动态流量的精确计量是实现柴油/天然气双燃料发动机天然气精确供给的基础。基于差压层流气体质量流量计的测量原理,从天然气供给系统产生气流脉动的原因出发,研究喷射阀出口压力差对计量精度的影响。提出一种双缓冲罐装置的天然气供气系统方案,基于AMESim数值仿真软件构建两种供气方案的天然气喷射阀工作的流量分析模型,研究了管路压力脉动对喷射阀流量的影响特性。仿真结果显示,双缓冲罐装置的天然气供气系统下喷射阀出口的最大压力差比普通的供气系统降低了90%,对均值的相对偏差降低了74.3%。通过构建的天然气流量实时计量测试平台,对比试验表明,双缓冲罐装置的天然气供气系统明显提高喷射阀动态流量的稳定性和计量的精确度。     

一种直流电机控制的新型节流阀的设计与实现

为了实现液体流量的自动控制,研制了一种以8051单片机为控制核心的新型节流阀。该阀可以人工设定所需要的流量,利用单片机控制直流电机改变节流口的开口大小自动调节通过阀的流量以达到人工设定所需流量,采用涡轮流量传感器测得节流阀出口的流量送入单片机中形成负反馈数字闭环控制。文中论述了节流阀的结构设计以及控制系统的设计,分析了流量控制原理,该设计结构简单,控制精度较高,实现了流量的自动控制,具有一定实用价值。     

微电子封装用焊滴按需喷射装置设计及试验研究

为满足先进电子线路柔性、快速钎焊,设计开发了机械振动式焊滴喷射装置,该装置由电磁驱动、焊滴喷射、同轴供气、温度控制等模块组成。采用锡铅合金进行了喷射试验,在供气流量7.5 L/min~10 L/min范围内,可制备出球形度较好的颗粒;通过调节振动参数,实现了单颗均匀微滴的可控稳定喷射;本文试验条件下焊滴飞行平均速度约为2.43 m/s,有利于焊滴充分铺展以充分钎焊,为高质量的电子线路快速钎焊奠定了基础。     

一种脉宽调制式数字流量阀性能分析

数字阀有抗干扰、抗污染等优点,但直接控制的脉宽调制（PWM）式数字阀控制流量小、出口流量不连续等缺陷而限制了其应用。为此,设计出一种两级数字流量控制阀,其先导级采用基于PWM的高速开关阀,主级采用基于流量-位移反馈的插装阀,该数字阀具有结构简单、能量利用率高、先导数字控制、主阀连续输出流量等特点。阐述了该数字流量阀的工作原理,在SimulationX软件中建立了相应的数学模型,利用试验数据对主阀和先导阀模型进行了验证,通过仿真和理论推导得出主阀阀芯位移、总流量、放大倍数等参数与结构参数的关系,并对其性能进行了分析。结果表明：该数字阀工作原理是可行的,通过调整先导阀PWM控制信号占空比即可改变主阀出口流量。研究结果对该数字阀的进一步研发和改进有重要意义。     

膜片式低压流量阀的设计与仿真研究

为了适应杂质较多的流量调节场合,设计了一种膜片式低压流量阀.首先,根据不同阀口的过流面积,确定了流量阀的阀芯结构;利用FLUENT软件对流量阀的内部流场进行了仿真,在相同输入输出条件下,确定了其三维模型;并采用N-S方程模拟出不同阀芯位置下膜片式低压流量阀的流量特性;最后,搭建了膜片式低压流量阀流量试验平台,并进行了流量试验.试验研究结果显示,该膜片式低压流量阀的调节精度可以满足一般要求的低压流量控制场合;另外,仿真结果与试验结果吻合较好,为膜片式低压流量阀下一步的结构改进提供了仿真平台.     

某型伺服引气阀蝶阀压力损失分析

蝶阀作为伺服引气阀的主阀,其压力损失特性对于伺服引气阀的工作效率、流量控制精度以及下游涡轮起动机性能至关重要。建立了蝶阀压力损失计算的数学模型;通过计算流体力学数值计算方法获取了蝶阀流场总压分布情况,得到了不同工作环境和开启角度时的蝶板压力损失情况。结果表明,供气压力的升高增大了蝶阀压力损失,但不改变蝶阀和涡轮起动机上的压降分配比例;而蝶阀压力损失不受供气温度的影响。对海平面下不同开启角度的蝶阀压力损失进行了试验测试,验证了数学模型及数值计算结果的正确性。     

电驱高压气动减压阀动态特性仿真研究

设计了一种电驱高压气动减压阀,采用直流电机驱动活塞直动式减压阀,通过调节直流电机的转动角度来控制减压阀的出口压力。减压阀的调压性能受到直流电机控制电压、调压弹簧刚度以及活塞作用面积的影响。为此,建立电驱高压气动减压阀的数学模型,基于MATLAB/Simulink搭建电驱高压气动减压阀的仿真模型,分析直流电机控制电压、调压弹簧刚度以及活塞作用面积对其出口压力的影响,得出电驱高压气动减压阀合理的设计参数,最后对其进行阶跃响应与正弦响应仿真分析。结果表明,电驱高压气动减压阀具有良好的调压精度和动态特性,对同类型气动减压阀的结构设计和优化以及控制特性的改善具有一定的指导意义。     

多柱塞阀配流往复式容积泵流量调节策略研究

为实现多柱塞阀配流往复式容积泵的流量调节,提出一种基于进液阀在排液行程内延迟关闭原理的流量调节策略。在未考虑柱塞副泄漏效应及配流阀启闭滞后效应前提下,首先借助柱塞运动规律得到了单柱塞腔无量纲化流量方程,并以此为基础建立了单柱塞腔无量纲化瞬时排出流量与排液阀滞后开启时长间的函数关系;之后,借助多柱塞泵的各个柱塞具有相同曲轴安装角度差的结构特点,得出了三柱塞泵整泵无量纲化流量与各自排液阀滞后开启时长间的函数关系;最后,基于功率平衡原理建立了流量调节策略。该策略的核心内容是以负载压力和电机功率计算得出负载所需流量,然后再解算出排液阀所需滞后开启时长及所对应的曲轴转角。以BRW125/31.5C型三柱塞乳化液泵为原型,基于AMESim软件创建了流量调节仿真模型,仿真结果表明：随着负载压力升高,负载液压缸输入流量逐渐降低;在达到压力调节阈值后,乳化液泵需0.25 s 完成流量调节过程。可为乳化液泵的负载敏感化改进设计及面向液压支架动作过程的稳压供液技术研究提供有益借鉴。     

给水泵最小流量循环阀结构设计及数值模拟

最小流量循环阀是保护给水泵安全运行的重要流量控制部件.通过对两种迷宫流道以及两种最小流量循环阀整体模型进行模拟分析和对比,检验了不同流道通流面积和不同流道数量对其性能的影响.结果 表明,迷宫盘降压结构具有良好的压降控速效果,可以有效避免汽蚀现象的产生;采用12流道迷宫盘降压结构的最小流量循环阀的综合性能更优,压力分布更...     

基于SolidWorks调节阀Kv值数字化建模预测分析

调节阀作为自动控制系统中的重要组成机构,对工作介质进行分配和调控,其调控精度是考量其性能的重要指标之一。流体力学数字化模型的构建,对研究调节阀调节性能,优化设计参数有积极促进作用。应用 SolidWorks 软件,构建流体数字化仿真模型,预测调节阀K_v(流体流量系数)值。将仿真与同条件试验所得K_v值对比分析,验证了仿真结果的可靠性,为应用数字化建模技术研究调节阀调控能力的可靠性提供了理论参考。     

2D数字式电液比例换向阀动态特性实验研究

由于摩擦力、液动力等因素的影响,直动式电液比例换向阀很难实现大流量控制,而导控式比例换向阀无法实现零压下工作,针对直动式和导控式电液比例换向阀的缺点,提出了一种结构简单、流量大并具有全桥式位置反馈的新型电液比例换向阀--2D数字式电液比例换向阀。该阀由2D换向阀、压扭联轴器和比例电磁铁等组成。在分析该阀的结构和工作原理基础上,对该阀进行了动态试验。实验表明：2D数字式比例换向阀频宽可达18 Hz,具有良好的动态特性。     

多路阀结构设计与改进

针对工程实际中多路阀滑阀稳态液动力过大造成稳定性降低且难以准确测量其大小的问题,采用CFD方法,运用Fluent软件对多路阀内部流场进行了仿真模拟,研究不同开度和压力下的稳态液动力特性规律,并通过试验验证仿真的准确性。通过分析压力和流量云图,以降低稳态液动力的峰值及平均值为目标,提出对阀芯结构增设环形凸台的改进方案。通过流场仿真,采用拟合方式对比改进前后液动力大小,发现环形凸台有效降低了液动力峰值40.7%以及整体液动力28.8%。对改进后的阀芯进行试验,仿真与试验相对比误差为7.05%,达到工程实际要求,显著提高了多路阀控制系统的性能和稳定性。     

大型高压蒸汽阀流量特性的数值模拟

为提高动态工况下某蒸汽阀流量的控制精度,实现开度-流量的精确控制设计,采用CFD方法对其内部流场进行了数值模拟研究,以获取流量系数-开度的关系式。首先利用水介质的计算结果与前期试验结果进行比较,对有限元模型进行了验证。此后,采用蒸汽对不同开度及压差下蒸汽阀内部的流场进行了模拟计算,借鉴节流装置可压缩流体的流量方程式,获得了蒸汽阀流量特性曲线及关系式,并将其结果与理想气体得到的流量系数结果进行了对比分析,结果表明利用理想气体代替蒸汽进行流量特性研究具有一定的合理性。     

车辆换档用2D数字缓冲阀的研究

传统的车辆换档液压缓冲阀主要依靠节流小孔以及弹簧的相互作用来控制离合器内油液的压力,使其在一段时间内缓慢的上升,但其调节灵活度低,适应性较差,为此首次提出采用2D数字技术应用于车辆换档缓冲领域,设计2D数字缓冲阀,利用2D数字先导阀芯产生的推力推动主阀芯运动,进而控制缓冲阀出口的油液压力。介绍2D数字缓冲阀的结构和工作原理,并建立2D数字缓冲阀的数学模型,利用Matlab和AMESim对其模型进行联合求解,最后进行仿真分析和试验研究。研究结果表明：2D数字缓冲阀的线性度为9.25%,滞环为0.106;2D数字缓冲阀输出油压实现了换档过程中离合器内油压的变化要求,其缓冲特性的控制精度达到10.52%;缓冲阀的仿真和试验结果趋势是一致的,验证了联合仿真模型的正确性。     

锥型阀芯的高压气动减压阀设计分析

分析了氢能源汽车车载高压气动减压阀的结构和设计方法。具有锥型阀芯的车载高压气动减压阀通过阀体内部结构实现阀芯的最大开口量控制,阀的开口面积和阀位移成线性关系。建立了减压阀的静态和动态数学模型。减压阀的初始工作压力,控制压力以及最大控制压力和压力控制精度可以通过恰当地设计弹簧刚度,预压缩量和阀通径等参数来实现,定值输出减压阀可以保持出口压力基本恒定。