新型恒流量控制閥的數(shù)值模擬與優(yōu)化.pdf

1、恒流量控制閥在各類工程機(jī)械中得到了廣泛的應(yīng)用,在航空、航天領(lǐng)域,重量輕、傳動(dòng)效率高、控制精度高的恒流量控制閥更顯得尤為重要。前人的研究表明,恒流量控制閥可以通過(guò)比較簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn),但控制精度不高,特別是在低負(fù)載的情況下,存在恒流量控制穩(wěn)定性不好的缺點(diǎn),有必要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的研究和改進(jìn)。
　　本文在前人的研究基礎(chǔ)上,進(jìn)行了分析和優(yōu)化,設(shè)計(jì)了一種機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能量損失小、控制精度高的機(jī)械自力式恒流量控制閥。主要研究工作如下:
　

2、　1.根據(jù)前人的研究成果,選用了與控制閥結(jié)構(gòu)相近的同心圓環(huán)縫隙流量公式作為其原始模型的理論設(shè)計(jì)依據(jù)。為了節(jié)省計(jì)算資源,論文首先利用簡(jiǎn)單的二維軸對(duì)稱數(shù)值模擬對(duì)恒流量控制閥原始模型的流場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算,數(shù)值模擬采用RNG k-ε湍流模型和結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格SIMPLE算法。得到了原始模型在閥芯處于不同位移時(shí)的流場(chǎng)情況,同時(shí)計(jì)算出了控制閥原始模型的閥芯受力-位移的變化曲線。
　　2.通過(guò)分析控制閥原始模型的流場(chǎng)數(shù)值模擬結(jié)果,論文確定了以延長(zhǎng)閥芯末端幾

3、何曲線作為提高控制閥閥芯受力-位移特性曲線在大位移范圍線性度的方案,以修改擋環(huán)的結(jié)構(gòu)作為提高控制閥特性曲線總體線性度的方案。最終實(shí)現(xiàn)了控制閥閥芯受力-位移特性曲線總體線性度良好的目標(biāo)。
　　3.為了驗(yàn)證簡(jiǎn)單的二維軸對(duì)稱數(shù)值模擬對(duì)計(jì)算控制閥流場(chǎng)的可行性,同時(shí)考慮到出口支撐板對(duì)控制閥流場(chǎng)的影響,論文對(duì)恒流量控制閥全流場(chǎng)進(jìn)行三維造型和結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分,并完成了包括支撐板在內(nèi)的控制閥三維流場(chǎng)的數(shù)值模擬,驗(yàn)證了二維數(shù)值仿真的可行性。
　

4、　4.考慮到出口支撐板對(duì)流場(chǎng)的阻滯效應(yīng),對(duì)出口支撐板處于不同位置時(shí)的恒流量控制閥模型進(jìn)行了數(shù)值模擬和分析,得到了出口支撐板對(duì)控制閥流場(chǎng)的干擾情況以及對(duì)特性曲線的影響,找到了支撐板的最佳位置,并最終得到了控制精度良好的恒流量控制閥模型。
　　數(shù)值模擬結(jié)果表明,閥芯幾何曲線和擋環(huán)結(jié)構(gòu)對(duì)恒流量控制閥的流場(chǎng)均有較大影響,從而影響到閥芯的受力-位移特性曲線的線性度,最終對(duì)恒流量控制閥的控制精度產(chǎn)生影響。在恒流量控制閥的設(shè)計(jì)和優(yōu)化當(dāng)中,采用二