基于Fluent的偏转板射流伺服阀的前置级仿真

偏转板射流伺服阀作为伺服阀中比较常见的一种,已经广泛应用于包括军用和民用在内的各类舵机和操作系统上。在分析偏转板射流伺服阀结构及其工作原理的基础上,运用Pro/E三维软件建立了简化的前置级三维立体模型,结合ICEM前处理网格划分软件与Fluent流体仿真软件,共同构建了偏转板射流伺服阀的前置级流场分析模型。通过流场压力云图和速度云图,对偏转板射流伺服阀的前置级射流理论进行了分析;分析了不同喷嘴宽度、偏转板导流槽角度以及劈尖宽度随偏转板位移变化时对两接收孔恢复压力和压差的影响,为伺服阀的结构和参数优化提供了一定的参考依据。

面向偏转板射流伺服阀设计的多学科集成仿真工具

电液伺服阀是飞控系统的核心元件,其设计过程中涉及到多种建模、仿真工具的使用,包括UG,ANSYS、CFD、AMESim、Simulink等,同时存在大量的数据和命令的交互。在传统设计过程中,需要对这些仿真流程进行分别独立分析,同时不断修改模型、切换软件,存在大量的重复操作,严重浪费时间。该文建立了一种多学科集成仿真平台,对偏转板伺服阀设计过程中常用的仿真模型进行集成,将偏转板伺服阀的设计过程简化为操作方便、流程固化的基本过程,降低仿真工具的使用难度,实现偏转板伺服阀设计中典型仿真过程的模块化,减少相似仿真过程的建模时间,避免了重复工作,有利于提高仿真工作的效率。

高压力增益偏转板射流伺服阀正交仿真试验研究

为提升偏转板射流伺服阀前置级的压力增益,采用正交试验设计与流场仿真相结合的方法,开展优化射流结构参数研究,综合考虑射流盘厚度、射流槽宽度、喷嘴宽度以及接收孔圆角半径4个结构参数对前置级压力特性的影响。结果表明,通过正交仿真试验得到的一组优化参数,相较于初始参数,其前置级的中位压力提高了15.9%,压力增益提高了19.1%,实现了前置级压力增益提升的目标,为偏转板射流伺服阀射流结构参数设计提供了依据。

射流偏转板伺服阀小电流输出引发异响声问题及解决措施

针对射流偏转板伺服阀在液压马达速度闭环控制系统应用实例中伺服阀小电流工况下存在的异响声问题,通过对伺服阀射流口处流场进行仿真分析。确认异响声的原因为:射流偏转板伺服阀前置级供油压力高,在伺服阀射流前置级入射口形成气穴效应,引起小流量输出压力脉动增大,当压力脉动频率与产品结构固有频率接近时,谐振响应导致异响声。采用在射流偏转板型伺服阀前置级增加进油节流孔措施,在不损失伺服阀性能前提下,可抑制供油压力波动对控制级的影响,有效解决伺服阀小电流输出引起的异响声问题。

偏转板射流式伺服阀前置级液动力计算方法研究

针对偏转板射流式伺服阀前置级液动力的计算与检测问题,提出了基于矩形喷口和接收器的前置级节流模型,推导得出了液动力简化计算公式。从射流角度出发,建立了伺服阀前置级的二维流场模型,提出了两种基于仿真离散数据的稳态液动力的计算方法,即动量定理法和压力差法,进行了某型伺服阀的液动力计算。设计了前置级液动力的自动化测试系统,实现了对液动力的测量。仿真与试验表明,理论公式、基于离散数据的数值计算以及试验结果基本一致,从而为此类伺服阀的开发与优化提供了可行的方法和技术。

固体颗粒对射流偏转板伺服阀前置级冲蚀磨损的影响

针对射流偏转板伺服阀油液中的颗粒在高速射流时对其前置级产生冲蚀磨损的问题,将计算流体动力学和冲蚀磨损理论相结合,对射流偏转板伺服阀前置级进行了数值计算.模拟前置级油液的流动及固体颗粒的运动轨迹,计算了不同直径颗粒的最大运动速度及对前置级冲蚀磨损率的影响,分析了不同偏转板位移、V形导流窗口夹角以及不同偏转板厚度与前置级冲蚀磨损率的关系.结果表明:固体颗粒主要对劈尖冲击发生冲蚀磨损,油液中固体颗粒的直径越大其运动速度越小,但较大直径颗粒对前置级的冲蚀磨损较大;偏转板位移、V形导流窗口夹角以及偏转板厚度增大时前置级冲蚀磨损率减小.

射流偏转板伺服阀放大级优化设计(英文)

鉴于射流偏转板伺服阀在阀类产品相较下的优点以及国内其成品缺乏的现状,提出了其关键结构放大级的优化设计。运用CAD软件对射流偏转板伺服阀放大级流场进行建模,并对其需要设计的尺寸进行多组建模,再运用CFD软件对上一步的模型进行适当的网格划分和流场分析,得到不同尺寸条件以及不同运动情况下的流体压力、速度分布情况。最后将得到的数据进行曲面拟合,并根据分析结果选取良好的工况点,实现参数的优化。

射流偏转板伺服阀的设计与实现

根据伺服阀的使用特点,提出了一种燃油介质的射流偏转板伺服阀。简述了其结构及工作原理,并对伺服阀的输出性能进行了测试,结果表明研制的射流偏转板式伺服阀具有良好的静态特性。

前置级冲蚀磨损对射流偏转板伺服阀的影响

射流偏转板伺服阀前置级油液高速流动时,油液中的颗粒物会对伺服阀前置级产生冲蚀磨损导致伺服阀的性能下降。采用数值仿真的方法对冲蚀磨损前后射流偏转板伺服阀前置级流场进行计算,通过曲线拟合得到两接收孔压差与偏转板位移的关系;将其与射流偏转板伺服阀的AMESim模型结合分析冲蚀磨损前后伺服阀位移及空载流量的变化。结果表明:冲蚀磨损导致射流偏转板伺服阀前置级两接收孔压差减小;在相同的输入条件下射流偏转板伺服阀阀芯位移减小,空载流量降低。

电液伺服阀压力增益影响因素灵敏度分析

压力增益是电液伺服阀核心性能指标之一,但电液伺服阀存在机电液强耦合性、封闭性和结构参数复杂性,限制了电液伺服阀压力增益的提升,亟需明确压力增益的影响因素及权重大小。故以偏转板射流伺服阀为研究对象,建立伺服阀机、电、液多环节数学模型,得到电液伺服阀整阀的状态空间模型,然后,结合压力增益公式,采用一阶灵敏度分析方法,分析伺服阀结构参数对伺服阀压力增益影响相关性和权重,最后,基于电液伺服阀性能测试实验平台,验证了前置级喷嘴尺寸以及滑阀级遮盖量两个典型结构参数对压力增益的影响。研究成果为电液伺服阀静态性能的提升提供了一定的理论指导。

射流管与偏转板射流液压放大器的模型综述（英文）

射流管与偏转板射流液压放大器的模型对射流型电液伺服阀的性能仿真、设计和使用至关重要。虽然,目前还没有准确的数学模型能够对其性能进行描述,但是有大量的近似模型可供使用。为给射流型电液伺服阀的设计提供一定的理论指导,介绍了六个具有代表性的模型,并对这些模型的应用条件和范围进行了阐述。

射流偏转板劈尖形变对其零位特性的影响

采用RNGk-ε湍流模型和气穴模型对射流偏转板伺服阀的前置级三维流场进行了仿真,分析了劈尖微小形变对伺服阀前置级射流气穴强弱、零位压力增益、零位流量增益和泄漏流量的影响.结果表明:劈尖为平顶时气相体积分数最高;随着偏转板位移的增大,前置级气相体积分数呈增大趋势;劈尖为平顶时前置级压差较大、零位压力增益比其他结构分别大21.5%和26.0%;劈尖为尖顶时前置级流量较大,零位流量增益比其他两种结构大19.1%和18.6%;劈尖为尖顶时前置级泄漏流量为7.51mL/s,泄漏流量最小;随着偏转板位移的增大,泄漏流量基本不变.

射流偏转板伺服阀偏转板正交仿真试验优化设计

以一种射流偏转板伺服阀前置级偏转板为研究对象,利用前处理软件建立真实的流体域模型,通过流场仿真及正交试验研究了偏转板直径、偏转板厚度、导流口高度、导流口夹角和导流口出口宽度5个结构参数对射流偏转板伺服阀前置级压力特性的影响。结果表明:各因素影响权重由大到小依次为偏转板厚度、导流口出口宽度、导流口夹角、导流口高度、偏转板直径。相较于原结构,正交试验得到的优化结构在偏转板偏移0.01 mm时,接收孔压差增大5.65%,以上研究可为射流偏转板伺服阀前置级结构的优化提供参考。

振动环境下射流偏转板伺服阀弹簧管疲劳强度分析

针对振动环境下伺服阀弹簧管存在疲劳破坏风险且难以量化评估的问题引入牵连惯性力,建立振动环境下射流偏转板伺服阀数学模型,求解弹簧管受力状态及其薄壁根部循环应力值;基于名义应力法,提出了极端振动环境下伺服阀弹簧管疲劳强度校核方法。以某型伺服阀为算例,校核结果表明,通油压时沿阀芯轴向100g简谐加速度环境下,弹簧管薄壁根部应力幅值275 MPa,小于10^(8)次对称循环疲劳强度(361 MPa);不通油压时沿阀芯轴向RMS为20 g随机振动环境下,弹簧管薄壁根部应力幅值120 MPa,小于对应的疲劳强度(228 MPa);即上述两种极限环境下弹簧管的失效循环次数均大于10^(8)次。进行对应的简谐振动(1.44×10^(7)次循环)和随机振动(5.47×10^(5)次循环)环境试验,弹簧管未发生疲劳破裂,验证该弹簧管疲劳强度校核方法的可靠性。