高溫流量控制閥研究.pdf

1、高溫流量控制閥是某型沖壓發(fā)動機燃油供給系統(tǒng)的核心部件之一，其性能的優(yōu)劣決定著能否對燃油流量進行實時、準確、穩(wěn)定的控制。流經流量控制閥的燃油溫度能夠達到500～600℃，熱是影響高溫流量控制閥結構、性能的關鍵影響因素。利用耦合場理論，借助計算工具，研究了高溫流量控制閥的熱力學特性、高溫閥閥內流場特性以及高溫流量調節(jié)的動態(tài)特性等，并進行了試驗驗證。
　　采用多場耦合的方法，對高溫流量控制閥進行了熱力學研究?；跓崃W理論和彈性力學理論

2、，建立了高溫閥溫度快速變化時的熱彈耦合模型，并對模型進行了數值求解。以理論分析為基礎，考慮了溫度場和應力場的相互作用，利用軟件研究了利用45＃鋼和GH783合金材料制造的控制閥的熱力學特性，進行了溫度場、熱應力以及熱應變仿真。仿真結果顯示，GH783合金制造的流量控制閥其熱力學特性能夠滿足控制閥的要求，流量控制閥閥口邊緣處和閥芯前端的熱應力、熱應變最大，影響燃油在控制閥閥口處的流動特性，為了降低變形對流量調節(jié)精度的影響，高溫閥閥口結構改

3、為圓角過渡形式。
　　基于流體力學和固體力學的相關理論，分析燃油與閥芯、閥體之間的耦合作用機理，建立了高溫燃油流量控制閥的流固耦合模型，分別對流量控制閥流體域和固體域進行了分析，建立了高溫流量控制閥的流固耦合方程，并推導出完整的數值計算方法。在理論分析基礎上，利用計算機軟件，對高溫流量控制閥進行了流場仿真，分析了閥口開度、閥入出口壓力以及燃油流速與控制閥的流量之間關系，獲得了流量閥在不同壓差和閥口開度下的流量系數，根據流量系數曲線

4、，擬合獲得了流量系數方程。
　　分析了高溫流量控制閥先導閥的工作原理，建立了先導閥的數學模型;通過分析控制閥閥芯的受力情況、閥口的流量特性，建立了流量控制閥主閥的流量方程;結合兩個模型，建立了高溫燃油流量控制閥的傳遞函數。采用Matlab/Simulink對壓力閉環(huán)反饋控制和位移閉環(huán)反饋控制兩種方式進行了仿真研究，結果表明，位移閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)動態(tài)響應快，抗外負載干擾能力強，控制精度高，但是適應的溫度較低。而壓力閉環(huán)反饋控制，雖然

5、精度低于位移閉環(huán)控制，但其可適應高溫，系統(tǒng)響應時間能夠滿足系統(tǒng)要求，為高溫流量調節(jié)系統(tǒng)的理想選擇。
　　測試了高溫燃油流量控制閥的熱力學特性，利用試驗結果修正了軟件仿真結果，驗證了仿真結論的可靠性;測試了高溫燃油流量控制閥控制特性，激勵方式選用正弦激勵和方波激勵兩種方式，分別測試了閥芯位移閉環(huán)反饋控制和波紋管腔控制氣體壓力反饋控制的系統(tǒng)動態(tài)響應，并在試驗結果分析基礎上，修正試驗參數，最后進行了高溫下流量調節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)響應和流量響應