基于AMESim的CNG双级减压阀动态特性的研究

减压阀出口压力的稳定性是实现双燃料发动机天然气流量稳定供给的基础。基于某款CNG双级减压阀的结构及工作原理,应用AMESim数值仿真软件构建减压阀各个腔体仿真分析模型,研究减压阀压力流量特性及其动态特性;通过构建的减压阀工作测试平台,对比试验验证了仿真模型的正确性;通过改变仿真模型中各个参数的数值,研究各结构参数对减压阀动态特性的影响规律,为该减压阀的结构设计和参数优化提供理论。     

基于正交试验设计的先导式比例减压阀动态特性优化

为了满足新工况使用要求,降低比例减压阀输出压力超调量,通过L_9(3~4)正交试验与数值模拟相结合的方法对其结构进行改进,从而优化比例减压阀的动态特性。以先导流量稳定器阻尼孔、主阀芯阻尼孔直径与弹簧刚度为影响因素,以超调量、稳定时间、响应时间为评价指标,利用AMESim对9种试验设计进行仿真分析。研究表明:先导流量稳定器阻尼孔直径对稳定时间、响应时间有一定影响,主阀芯阻尼孔直径对超调量的影响最显著。通过正交试验得出的最优结构参数是,先导流量稳定器阻尼孔直径0.7 mm、主阀芯阻尼孔直径0.3 mm、弹簧刚度2.6 N/mm。与优化前相比比例减压阀超调量降低了185.57%,响应时间、稳定时间略有增大,但满足使用要求,到达了优化目的。     

基于AMESim的高压气动减压阀的稳定特性

针对氢能源汽车中气动减压阀高压化减压时减压阀稳定性下降的现象,对一种带有先导稳定流量器的高压气动减压阀进行特性研究。建立高压气动减压阀的AMESim仿真模型,仿真分析了其压力、流量特性、高压气动减压阀先导阀弹簧刚度、先导稳定流量器活塞阻尼孔、高压气动减压阀主阀弹簧刚度、主阀出口腔等参数对高压气动减压阀稳定性的影响。研究结果表明,带有先导稳定流量器的高压气动减压阀在高压化减压时,其出口压力稳定,压力振荡小,动态响应快。同时,适当地增大复位弹簧刚度,先导稳定流量器活塞阻尼孔,出口腔容积的增大,可提高阀的输出压力的稳定性和快速性。     

高压空气减压阀研制及故障分析研究

根据系统需求研制高压空气减压阀,并依据标准规范开展了动静态密封性能、调压性能、压力特性、流量特性等试验,试验表明阀门在减压、调压稳定性、流量等性能方面均可满足系统需求。同时根据相关手册对减压阀流量进行了计算分析,发现计算结果与工程经验差异较大,针对该问题进行了分析及试验验证。另外,针对该阀在使用过程中多次出现出口压力持续上升的故障问题,结合其结构及密封特性,进行故障分析研究,并提出了针对性改进措施。     

比例减压阀控桨系统的模型线性化及稳定性分析

三通式比例减压阀因其较高的性价比和易维护性而成功应用于水下远程遥控机器人的螺旋桨推进器控制。然而三通比例减压阀内部压力反馈结构复杂,存在死区和液动力等非线性因素,易受螺旋桨负载特性影响而引起压力振荡。根据主阀力平衡方程、压力流量方程和螺旋桨负载特性建立系统数学模型,并在减压阀的稳态工作点附近进行模型线性化,通过开环伯德图和闭环频响曲线分析特征参数对阀稳定性的影响。理论分析和试验结果表明,增加阀口流量压力系数和马达泄漏系数可有效提高负载环节阻尼比和稳定裕量,系统稳定性得到显著改善。     

火箭增压输送系统减压阀出口压力性能改进研究

为解决液体火箭增压输送系统气体减压阀在生产和飞行试验中出现的出口压力长时间持续下降问题,基于实测摩擦力提出了O形圈黏弹摩擦特性对减压阀出口压力的影响机理。使用修正摩擦力后的减压阀仿真模型复现了该减压阀出口压力长时间持续下降现象,并提出改进方案。样机验证试验表明,改进后减压阀出口压力长时间下降现象明显改善,减压阀精度提高约30%,验证了改进方案的有效性和O形圈黏弹摩擦特性对减压阀出口压力影响机理的正确性。     

导弹油箱用数字比例阀压力特性研究

气动减压阀是导弹发动机推进系统的重要组件，其出口压力稳定性直接影响挤压推进剂的性能与稳定性，进而影响推进系统的整体性能。为研究一种导弹油箱增压系统用新型数字比例阀的出口流量对其静态特性的影响，通过建立数学模型，采用仿真与试验结合的方法，得到流量大小对出口压力稳定性影响存在偏差，在0.2 L/s到0.5 L/s之间的出口流量下，反馈压力的跟踪情况更好，出口压力偏差小于0.01 MPa的结论，为导弹油箱用气动减压阀设计提供新的思路。     

大减压比高压气动比例减压阀阻尼孔耦合特性仿真研究

设计了一种大减压比高压气动比例减压阀,采用先导控制方式,通过调节比例电磁铁推力控制减压阀输出压力。通过进气阀芯与先导阀芯联动,调节进入控制腔气量,从而控制主阀芯开度,调整主阀芯节流作用,最终控制减压阀输出压力,达到输出压力与电磁铁推力动态平衡。控制腔的压力受控制腔进气阻尼孔大小、排气阻尼孔大小及进气阀开度影响。为此,建立了该比例减压阀的动力学及热力学数学模型,根据动力学及热力学数学模型搭建比例减压阀系统仿真模型,通过数值仿真分析主阀芯控制腔进气、排气阻尼孔参数与进气阀芯开度间耦合特性对该比例减压阀输出压力的影响,进一步优化该比例减压阀结构,提高减压阀输出压力控制精度及响应速度。本研究对同类型高压气动减压阀优化设计及输出压力控制性能的提高提供一定参考。     

多级笼式套筒减压阀的设计及阀口流量特性研究

我国船舶蒸汽动力系统汽轮给水泵组属于小容量机组,所配置的再循环阀能保护给水泵在小流量工况下的安全性,但同时存在小流量工况时给水泵振动噪声显著放大的现象。因此需设置一联动的回水调节阀门,在给水调节阀开度较小的工况下,通过打开联动的回水阀提高回水量,降低给水泵机组以及再循环阀运行振动噪声。针对回水调节阀的多级笼式套筒减压阀口进行研究,利用FLUENT流体计算仿真软件对不同开度时阀口的流量特性进行了数值模拟,并通过试验对阀口的流量特性进行了验证。研究结果表明,多级笼式套筒减压结构使回水调节阀自身具有低噪声性能,可有效改善给水泵机组的运行工况。     

减压阀性能试验与影响阀门可靠性因素分析

介绍了减压阀性能试验的试验方法及参考标准,试验装置设计及布置的建议。选取了一种新型膜片式减压阀的可靠性性能鉴定试验作为论述背景,节选其中1号样机在进行可靠性性能试验时,第七循环的工况1、工况2及振动共三种工况的稳定运行时的数据进行分析。分别从流量的变化、阀门前后压力的变化、试验压力源的变化及运行温度的变化,进行试验参数的分析。在分析数据的过程中,对比当时试验运行时的采集记录,判定减压阀样机在此项可靠性性能鉴定试验中,调压精度高且满足使用要求,减压阀性能稳定且优于技术要求。对最终阀门可靠性判定的影响因素,如阀门前后压力变化、流量变化等进行了总结。     

基于机器学习的斜流压气机多目标优化

针对100公斤级涡喷发动机,为了提高斜流压气机性能,利用编码搭建的BP神经网络-遗传算法平台,对叶轮入口轮毂半径、叶轮叶片数、扩压器轴向长度和扩压器叶片数进行压气机级的多目标优化。结果表明:优化后的压气级总压比提高了3.2%,等熵效率提高了7.9%,工作稳定性大幅度提高;优化后的斜流压气机叶轮出口处的泄漏流得到明显的改善,扩压器转弯段逆压梯度和附面层影响减小。     

带分流叶片低比转速无过载离心泵优化设计

针对TS65-40-250离心泵易过载和出现驼峰等问题,采用无过载设计法并添置分流叶片,重新选取叶轮设计参数,设计3种优化方案。采用Pro/E和ICEM分别对3种方案进行三维造型和结构化网格划分,网格总数为150万。利用商业软件CFX12.1对优化方案进行数值模拟,边界条件设定为速度进口、压力出口和无滑移壁面。采用标准k-ε模型,预测了3种方案下的外特性,分析了不同设计方案下叶轮内的压力、流线、湍动能、速度分布。通过数值模拟,得出叶轮1的水力性能和内部流动状态均较好。利用快速成型法加工叶轮1并进行试验。试验结果表明,叶轮1扬程最高高出设计参数的15%,试验效率高于国家标准2%～6%,而且有很好的无过载性能。模拟结果和实验结果表明,采用无过载设计并添置分流叶片优化方法是可行的,这种设计方法可以为低比转速无过载离心泵优化设计提供参考。     

基于ARM的燃气调压器检测系统设计

为了提高燃气调压器的检测精度和效率,针对燃气调压器的性能特点和检测要求,设计了一种基于ARM嵌入式平台的燃气调压器检测系统。通过采集记录调压器出入口压力变化情况,实现了对其性能指标的准确、快速检测,并对调压器的设计改进提供了依据。检测结果表明,该系统检测精度高,稳定性高,人机交互友好,现已应用于实际生产中。     

纺织用多级离心风机的气动分析计算

对纺织用多级离心风机进行性能测试,发现性能尚有提高余量.选取与工作点接近的最高效率点进行气动校核.气体经过每一级都提高压力、升高温度,因此必须分别对各级计算,把该级出口参数作为下一级进口参数.根据计算结果画出各级出口温度、密度和吸力的变化曲线图,分析该风机存在的问题.叶轮气流出口与回流器进口角接近30°,对气流有较大的冲角损失.而回流器出口角度为30°,对后一级产生较大预旋,使第二级以后压力降低.针对这些问题,提出可行性改进措施.     

井下微型水轮机流场分析与优化设计

围绕煤矿综采工作面液压系统液压能量利用率低、控制电路冗杂等难题,提出了一种水轮机与发电机集成化设计的方法,对提出的水轮机进行参数分析及结构设计,结合水轮机压差和转速的流场分析结果,通过正交试验、神经网络和遗传算法,实现了不同叶轮宽度、叶轮间隙、基圆直径、入口角度、进出口相对位置和喷嘴尺寸结构参数下水轮机转速和效率的多目标优化设计。通过样机测试试验,优化后整体效率有明显提升,平均效率值提高了2.94%;最大效率值由15.6%提高至21.5%。可为小型水轮机的理论和试验研究提供支持。     

微尺度弧形群缝电解加工试验研究

精密电解加工是剃须刀网罩上微尺度阵列弧形群缝的首选加工工艺,为提高电解加工精度和加工过程稳定性,基于电场分析,优化了工具阴极凸起宽度、凸起高度关键尺寸的设计;基于对流场的数值分析,优化设计了电解液流道结构,优选了电解液进出口压力参数,消除了流道内可能存在的缺液区和流线交叉区域,并据此研制了专用工装夹具。通过工艺试验,研究了端面初始间隙、平均电压,进给速度等关键工艺参数对群缝缝宽的影响。在研制的数控电解加工设备上加工出了缝宽0.24 mm的弧形群缝,且群缝的曲线形状精度高,加工过程稳定,已能够满足批量生产的需要。     

风洞调压阀数值模拟和结构设计

以国内2.4m跨声速风洞调压阀为对象,使用CFD软件、采用基于压力的隐式coupled算法和标准k-ε湍流模型,实现了调压阀可压缩稳态流场的数值模拟,及对调压阀加设整流锥、调压阀并联旁路阀和调压阀并联旁路阀并加设整流锥三种阀门模型进行数值模拟和验证。结果表明,数值模拟的流量与真实值误差0.43%,压力场、速度场能反映实际现象,旁路阀全开时增加87%以上的流量,整流锥降低了阀后压力梯度和校正轴向核心流偏向作用明显。     

气室加载式先导减压阀动态特性分析与参数影响研究

针对在航空航天领域广泛应用的气室加载式先导减压阀,建立了能够模拟其动态工作过程的数学模型。在模型有效性校验的基础上,对该类型减压阀在不同使用场景、不同结构参数下的动态输出特性进行了计算仿真。根据已有使用经验,结合仿真计算结果表明:采用“分级加载”模式能够提升气室加载式减压阀使用寿命,长时间大流量的连续供应将使阀出口压力逐步抬升,阀座处密封填料倒角将显著影响阀门输出特性。此外,对于既定结构减压阀,可通过优化弹簧腔及控制腔阻尼孔直径来快速调节其动态特性。     

Numerical and experimental studies on hydrodynamic characteristics of sleeve regulating valves

The sleeve regulating valve is a kind of control valve, which widely used in natural gas transportation. Jet flow generated in valve throats will impact on the surface of the valve body and the valve clack, and then cause the destruction of the valve. In this work, two regulators were designed to reduce the hydraulic impacts, and the effects of regulators on the hydraulic performance of the sleeve regulating valve are investigated in detail. Numerical and experimental studies were applied. Results indicate that the introduction of a regulator reduces the value of flow coefficient (K_V), and the reduction is greater with larger valve opening. Meanwhile, the flow coefficients for the valve with regulator I is a bit larger than that with regulator II. The results also demonstrate that the employment of regulator decreases the entropy production rate (EPR) of high EPR regions, reduces the pressure drop of valve throats, and slows down the velocity in the valve throats. Thus the impacts of the fluid on the throat walls are weakened by regulators. It is noted that the reduction of impact forces with regulator I (has small round holes) is larger than that with regulator II (with two rows of oval holes).     

轴流风机后导叶三维数值优化设计方法及其应用

基于轴流风机安装后导叶能明显改善性能,但用目前使用的二维理想的工程方法无法设计良好导叶,必须通过大量后导叶安装角试验,才能改进使用。本文提出轴流风机后导叶三维数值优化设计方法,并用于一个商用风机,设计工况全压和全压效率均提高13%,有很好的变工况性能;本文还对比了用传统工程方法设计的后导叶的性能。