基于Ansoft Maxwell的电磁阀响应性能优化设计

利用电磁有限元软件Ansoft Maxwell对某电磁阀的响应性能进行优化设计,利用软件的变参数化计算功能,得到电磁阀的响应时间随弹簧刚度、弹簧安装力以及不锈钢无磁垫片厚度变化的关系曲线.通过仿真分析结果,对电磁阀进行改进设计,采取增大弹簧安装力、提高弹簧刚度和增加不锈钢无磁垫片的措施,使得电磁阀的响应性能能够满足发动机的输出要求.     

自动变速器比例电磁阀优化设计与分析

以自动变速器用比例电磁阀为研究对象,研究了比例电磁阀关键参数的设计及其优化方法。在结构分析的基础上,分析了其工作原理,将比例电磁阀分为电磁、机械和流体三部分。建立了比例电磁阀阀芯动力学方程,分析了影响电磁阀动态响应时间及油压动态输出的因素。对比例电磁阀的电磁铁部分进行了优化设计,确定了电磁力和输入电流之间的关系后;采用遗传算法的优化方式,以比例电磁阀阀芯质量、弹簧刚度、弹簧的预压缩量和阻尼系数为优化设计参数,比例电磁阀油压输出的响应时间及超调量为优化目标,对比例电磁阀进行优化设计与分析;设计中通过改变遗传算法的种群范围、遗传代数、交叉率及变异率,得到了多种比例电磁阀的结构方案,并进行了部分试验验证。研究结果表明：通过优化方法可以得出比例电磁阀的优化设计参数,优化后的比例电阀输出油压动态响应时间提高了12.5%,油压超调降低了50%,能够满足自动变速器电液换挡控制系统综合要求。     

低温液体火箭发动机氢主阀动态特性仿真分析

低温液体火箭发动机阀门多采用气控菌阀,阀门开关动态特性对发动机启动和关机性能存在重要影响。因此,在设计阶段获取准确的阀门开关动态特性至关重要。针对某型低温膨胀循环发动机氢主阀,采用AMESim仿真软件对其工作过程进行动态特性仿真,以获得阀门启闭动作时间与启闭过程中出口压力变化情况,并将仿真结果与试车数据进行对比,结果表明：仿真结果与试车数据变化趋势基本一致,低温下阀门打开时间变长,关闭时间不变。同时对影响阀门启闭动作时间的参数进行分析,结果显示阀门动作时间随开关作动力增大而减少,随控制腔容积增大而增加。因此,提出的气控菌阀动态特性仿真方法具有较高的可行性和准确性,可用于各类气控菌阀动态特性分析,为气控菌阀设计提供了参考依据,有助于缩短产品研制周期,降低生产成本。     

杠杆式气动液阀建模及动态特性分析

建立了杠杆式气动液阀的动力学模型,对其响应特性进行仿真,并与试验结果进行比较,验证了模型的正确性.分析了控制气体压力、控制腔容腔半径、与电磁阀之间连接管长度以及工质腔入口压力等因素对气动阀启动过程的影响.     

先导式深海通海阀流阻系数及开阀力研究

阀门的流阻系数和开启力是评价阀门性能的最重要参数,针对先导式通海阀内流道降噪优化前后对于这两个参数的影响,运用计算流体力学CFX软件对不同外部工作压力及开度下的两种流阻系数进行仿真与试验分析。分析结果表明：在阀门具有较小开度及完全开启时,优化后流道流阻系数小于原流道。同时,对有先导孔和无先导孔的通海阀用CFX软件在不同开度下进行静分析,并依据实际阀杆轴向力影响面确定了轴向力提取面组,提取两种情况下、不同位置阀杆轴向力。分析结果表明：先导孔有助于减小阀门的开阀力,且有先导孔时,阀门的最大开阀力仅为无先导孔时的1/2.通过试验对仿真得到的开启力进行了验证,仿真与试验结果具有非常好的相符性。     

基于ANSYS Multiphysics的电磁阀电磁力仿真分析

基于ANSYS Multiphysics模块建立电磁阀电磁力有限元分析模型,对电磁阀磁场特性进行仿真分析,仿真结果表明该分析方法能够精确计算整个电磁阀磁路空间的磁场、漏磁效应及衔铁所受的电磁力.气隙和电流对电磁力的影响分析结果表明,电磁阀动作过程中电磁力随气隙的增大而减小,减小的速率与电流大小相关,电流越小,气隙对电磁力的影响越显著.该分析方法可应用于航天电磁阀的设计和分析,具有一定的工程应用价值.     

引流式直接力装置动态特性研究

直接力技术是未来先进空空导弹所亟需的技术之一,对直接力装置内阀头运动与流场动态耦合过程的研究成为方案设计人员所关注的问题。本文以某型尾端引流式直接力装置方案为研究对象,建立阀头打开、关闭过程仿真分析模型,对阀头运动与内流场变化的动态过程进行研究,得到阀头打开、关闭过程的运动规律曲线以及装置内流场的变化情况。为直接力装置的详细方案设计和后续验证试验提供依据。     

火炬式电点火系统点火能量的正交试验研究

点火技术研究是实现低温液体火箭发动机多次启动的关键,而点火能量研究是确保点火可靠的前提。基于所设计的低压式点火系统方案,给出点火系统所能释放能量的计算过程;运用正交试验法探究氧入口压力、氧入口温度、氢入口压力、点火系统推进剂总流量以及点火室混合比等因素对点火能量的影响规律与影响趋势。结果表明：点火室流量对点火能量的影响程度最大,氢入口压力对点火能量的影响程度最小;随着氧入口温度、氢入口压力和点火室推进剂流量的增大,点火能量均呈增大趋势;随着氧入口压力和点火室混合比的增大,点火能量均呈减小趋势。     

油气弹簧特性仿真与试验研究

结合流体力学相关理论和理想气体状态方程建立了油气弹簧的非线性数学模型.对减振阀的阻尼力及油气弹簧的示功特性进行仿真分析,并设计台架性能试验进行验证.仿真和试验结果表明:建立的油气弹簧数学模型正确,可为执行机构设计提供参考依据;减振阀的阀体常通孔直径对阻尼力的影响最大,通过改变直径调节阻尼力效果最明显;高频振动时油气弹簧中减振阀的阀芯在关闭过程中具有明显的延迟,使得复原行程阻尼力偏小.     

高速开头阀

高速开头阀是一种用电磁力操纵控制的电磁阀,可用来控制流体压力、流量、流向等,在日趋发展的数字伺服机构中必不可少,文中综述了我所研制的高速开头阀的工作原理,以及研制过程中提高响应特性和增大流量的方法和试验情况。     

燃气调压阀流量的影响因素研究

以研究影响燃气调压阀流量特性的因素为目的，利用计算流体力学的方法对阀门内流场进行模拟。分析了阀门最小通气面积、入口压力、入口燃温、入口一出口压比和气体性质对流量特性的影响．并利用拟合数据推导了各参数与质量秒流量的关系式。得到了质量秒流量与阀门最小通气面积、入口压力成正比，与人口燃温平方根成反比，与稳定压比无关的结论。而且气体比热比和摩尔质量对质量秒流量也产生一定规律的影响。     

液体运载火箭启动过程气枕压力变化分析

以氦气瓶贮气闭式控制增压系统启动过程气枕压力变化规律为研究对象,讨论了增压系统响应时间、不同初始气枕容积、不同发动机流量启动加速性对启动过程气枕最小压力的影响。分析结果表明:对于大中型液体运载火箭,如能有效控制增压系统响应时间,使用较小的初始气枕容积即可保证启动过程发动机入口压力要求及贮箱载荷条件要求,可有效提高箭体结构效率。     

油气弹簧叠加阀片设计方法及对节流缝隙影响

利用开阀压力和阀片变形计算公式，建立了油气弹簧单片节流阀片厚度解析设计式。利用叠加阀片等效厚度和应力计算公式，建立了叠加阀片设计方法。对开阀条件进行研究，建立了调整垫片厚度设计公式。利用开阀压力和流量之间关系，建立油气弹簧节流缝隙设计公式。在此基础上，对阀系参数设计影响因素进行了分析。通过实例，对油气弹簧阀系参数进行了设计，对叠加阀片等效厚度、开阀特性和应力强度进行验证，并对油气弹簧进行了特性试验。特性分析和试验结果表明，油气弹簧阀系参数设计应考虑叠加阀片的影响。     

基于Maxwell方程的电磁阀特性仿真研究

介绍某电磁阀的电磁铁的结构及其工作原理,利用电磁有限元软件Ansoft Maxwell对电磁铁的静特性和动特性进行仿真计算,得出磁感应强度、磁力线分布图和静磁场下的吸力特性曲线,以及电磁铁在额定工作状态下的动态吸力、线圈电流、衔铁位移和衔铁运动速度曲线。利用有限元软件的参数化计算功能,通过改变电磁铁的驱动电压、线圈匝数和主工作气隙等参数进行电磁铁的吸力和响应时间仿真,得出这些参数对电磁阀特性的影响。     

综合传动装置换挡阀结构参数优化

为提高综合传动装置换挡阀的动态响应特性,对电液换挡控制回路中的换挡阀进行压力、流量特性分析,基于AMESim软件建立其动力学仿真模型。针对换挡阀阀芯直径、弹簧刚度和换挡阀阀口遮盖量这3个关键参数对换挡阀动态响应特性的影响进行了仿真分析。采用遗传算法,对影响换挡阀动态响应特性的结构参数包括弹簧刚度和阀口遮盖量进行优化。通过仿真模型和测试试验结果对比,证明经过优化后换挡阀的动态响应特性得到了改善,验证了此方法的可行性。     

高压电磁阀性能优化仿真分析

高压电磁阀主阀背压腔进气和排气的流量影响高压电磁阀启闭特性。通过对高压电磁阀进行局部流场分析,计算了主阀受力影响;用AMESim建立仿真模型,分析了高压电磁阀动态特性。通过分析计算,提出主阀背压腔进气量化控制措施,达到了稳定的控制效果。     

变燃速发射药挤出过程中药料流动计算研究

为了研究连续式制备变燃速发射药过程中挤出条件对药型尺寸一致性的影响,利用polyflow软件,对不同操作条件下药料流动情况进行了三维数值模拟。通过对计算结果的处理,讨论影响其体积流率波动的因素,以期给实际制备中操作参数的设置提供参考。研究结果表明:药料体积流率与螺杆转速成正比;不同转速下药料体积流率高频波动值在0.017%~0.036%之间;药料体积流率波动值与螺杆转速波动值成正比。药料体积流率与入口压力成正比;不同入口压力下体积流率高频波动值在0.024%~0.025%之间;药料体积流率波动值随着入口压力的增大而增大。螺杆转速(入口压力)越大,药料体积流率随螺杆转速波动(入口压力波动)增大其增大幅度越大。螺杆转速波动与入口压力波动相比,螺杆转速波动对变燃速发射药药料体积流率波动影响较大。     

压缩空气弹射系统内弹道特性

为分析压缩空气弹射系统内弹道特性,以压缩空气弹射装置为研究对象建立弹射过程内弹道数学模型。通过数值计算,分析发射阀全开时间、发射阀最大流通面积和低压室初始容积对内弹道特性的影响规律。结果表明：发射阀全开时间越短,弹射总时间越短,弹体出筒初始速度越高,弹体过载也越大;在一定范围内,随着发射阀最大流通面积增大,弹射总时间变短,弹体初速度增高,弹体过载变化越平缓,但发射阀最大流通面积对弹体最大过载影响较弱;低压室初始容积对弹射行程和弹体出筒初始速度影响较弱,对弹射初期弹体过载影响较大。     

基于驱动端电流检测的电磁阀故障诊断研究

提出基于驱动端电流检测的电磁阀故障诊断方法,研究了电磁阀驱动端电流特性及故障阀电流特征分析和识别方法。利用AMEsim软件搭建电磁阀的机、电、液模型,分析其驱动端电流与阀芯位移的关系;采集正常、弹簧断裂、阀芯轻微卡滞和阀芯完全卡死4种状态下的电流信号,分析不同状态的电流特征;针对驱动端电流为直流阶跃信号的特点,选取电流变化率为特征曲线,采用“能量-故障”的诊断方法,利用3层小波包分解对信号进行重构,并提取相应频带能量作为特征向量;利用前馈反向传播(BP)神经网络对提取的特征向量,对电磁换向阀模式识别和故障诊断。实验结果表明：基于“能量-故障”的诊断方法能较好地区分电磁阀的不同状态,并且经过训练的BP神经网络能够准确判别电磁阀的正常、弹簧断裂和阀芯卡死3种状态。     

电控安溢活门控制系统研究及试验

电控安溢活门由主阀和指挥阀构成,指挥阀由压力传感器、控制系统、比例电磁阀以及相关接线等附件组成,用来控制主阀背压腔的压力,从而实现主阀的启闭.控制系统采用PID控制原理,控制器由比例(P)电路、积分(I)电路和微分(D)电路线性纽合而成,对主阈背压腔压力和气枕压力这两个控制对象进行调节.试验表明,在小流量工况下,相对于机械式指挥阀,该控制系统调节下的气枕压力更平稳,控制精度更高.