偏转板射流阀压力特性数值模拟分析

运用CFD软件对某型号偏转板射流阀内部不同阀口参数组合下的压力特性进行数值计算和分析,得出偏转板射流阀输出压力特性随不同阀口结构参数组合的变化规律。计算发现:供油压力为4 MPa时,λ1≈0.6,1.5≤λ2≤2,1≤λ3≤1.5组合下偏转板射流阀输出压力增益较大,输出压力特性曲线与偏转板位移成线性关系,研究结果可为偏转板射流伺服阀的工程设计和优化提供理论依据与参考。

喷嘴宽度对偏转板射流阀射流效率影响的仿真分析

利用Pro/E和Fluent软件对不同λ_1(喷嘴宽度D_1与导流窗口最小宽度H_1的比值)的偏转板射流阀进行几何建模与流场仿真,得到不同λ_1下偏转板射流阀内部射流速度、压力云图和射流流场的速度、压力分布特征;通过分析仿真数据得到λ_1对供油流量Q_S、射流流量Q_J、射流流量效率η_J的影响规律。研究发现,喷嘴喷射出的部分油液由于受到V形导流斜面的作用沿着V形导流斜面反向运动,从而使喷向接收口的有效射流流量减小,同时在偏转板入口两侧出现漩涡和能量损失;随着λ_1增大,供油流量Q_S近似线性增大,而射流流量Q_J先增大后又减小;当λ_1=1时射流流量Q_J取得最大值12.5 kg/s,对应的射流流量效率η_J最大为77.6%。研究结果为偏转板射流伺服阀的效率提高及结构优化设计提供理论依据与参考。

进出油阻尼孔对偏转板射流阀射流流场的影响

应用CFD软件对偏转板射流阀进出油阻尼孔不同参数条件下的射流流场进行数值模拟,得出偏转板射流阀内部射流速度、压力的分布特征和不同阻尼孔参数D_1、D_2、L_1、L_2对射流速度、压力的影响规律。研究发现:射流速度由喷嘴处的最大值先逐渐减小,在0.8 mm位置处又上升到仅次于喷嘴射流速度的较大值;射流压力先增大后又在0.8 mm位置处减到较小值,最后在两接收口间阀体处达到射流压力最大值。参数D_1对通过V型导流窗口的射流流量、射流压力和恢复压差起决定性作用;增大参数D_2时射流速度曲线向上平移而射流压力曲线向下平移。参数L_1对射流压力有影响而参数L_2对射流场的影响可以忽略。研究结果为高性能偏转板射流伺服阀的工程设计和优化提供参考。

偏导射流阀前置级流场特征参数的仿真计算

根据偏导射流阀前置级的结构以及内部油液的流动特性,将前置级射流过程分为两个阶段。采用标准k-e模型对前置级流场进行了两相流二维数值计算,对两次射流过程中油液的流动形态以及流场压力和速度分布特点展开研究。分析得出,初次射流为自由紊动射流,二次射流为冲击射流,并发现在偏转板处于中位时两接收腔外侧圆弧拐角低压区处出现空化现象。偏导射流阀实际工作过程中偏转板会发生偏移,因此,建立了不同偏移量下的仿真模型,分析了不同偏移量下流场信息的变化规律,获得了前置级流场的压力云图以及对应的速度矢量图。利用仿真结果中两接收腔压力值和V形槽两侧壁静态压力数据,分别计算出了前置级流场的压力增益和液动力的大小。为偏导射流阀基础特性的深入分析奠定了基础,并对该类阀设计的改进和优化具有理论指导意义。

射流阀门开/闭过程无网格法数值模拟

为研究姿轨控发动机射流换向阀门开/闭过程的复杂流场,采用耦合两方程湍流模型的最小二乘无网格方法进行数值模拟,清晰捕捉到了合理的流场结构与流动特征,成功模拟出附壁流动、主流的切换等复杂的非定常流动状态,给出了主流切换时间,能够客观地反应射流阀的基本切换过程。数值模拟结果为姿轨控发动机射流阀门的设计提供了参考,耦合两方程湍流模型的最小二乘无网格方法在求解射流阀切换过程这一实际工程问题时具有良好的适应性。

偏导射流阀前置级液动力试验台设计与研究

为找到干扰偏导射流伺服阀正常工作的因素,对偏导阀前置级射流喷嘴到偏导板V形槽之间的流场进行分析.利用动量定理,建立前置级V形槽斜面受冲击时的受力模型并确定前置级液动力随偏导板位移变化的关系式.针对偏导阀前置级液动力的测量难题,设计一套高精度的前置级液动力测试平台.基于该测试平台,采用特定的液动力测试方法,最终可达到对前置级液动力进行间接测量的目的.结果表明:前置级液动力的测试值与计算值一致,即V形槽斜面受冲击时的液动力随偏导板位移的增加而逐渐增大,证明了计算方法与测试实验台的可行性.为该类伺服阀的结构设计和参数优化提供参考.

偏导射流阀前置级流场计算与分析

根据射流盘处的结构和液流的实际运动情况,综合考虑射流过程中能量转化过程,提出了偏导射流放大器的二次射流模型,得到偏导射流阀前置级紊动射流的速度分布和时均动能变化,进一步研究了阀芯在中位条件下接收口的压力特性。结果表明了该模型具有合理性,为偏导射流阀的进一步研究提供了理论依据。

机液反馈式偏转射流压力伺服阀机理及特性分析

电液压力伺服阀是飞机刹车压力伺服系统的重要控制元件。为满足压力伺服阀高动态和高可靠性的要求,设计了一种机液反馈式偏转射流压力伺服阀。为研究该压力伺服阀的工作机理和静动态特性,建立了其数学模型和Simulink仿真模型。通过仿真结果可知,压力伺服阀的死区电流为1 mA,最大输出压力为10 MPa,压力增益为1.15 MPa/mA,幅频宽为26 Hz,相频宽为36 Hz,动静态性能良好,满足系统要求。通过实验对理论、仿真模型的准确性进行了验证,验证结果表明,理论模型能较好地预测压力伺服阀的静态性能,为压力伺服阀的结构设计和优化提供理论支撑和仿真参考。

高温下射流管伺服阀流量特性分析

为分析射流管伺服阀的前置级能量转换特性,基于动量守恒和能量守恒定理,建立射流管伺服阀前置级数学模型,并对高温下射流管伺服阀流量特性与前置级结构参数之间的关系进行分析;分别对2种不同型号的射流管伺服阀进行试验研究,得到常温下射流放大器的恢复压力特性以及2种型号伺服阀在30℃和150℃下的小信号空载流量特性。研究结果表明:高温下油液黏度降低导致射流速度增大,恢复压力增加,空载流量变大;前置级结构参数会影响高温下射流碰撞面积的变化幅度,进而影响恢复压力和空载流量。当射流孔与接收孔直径之比在0.69附近时,高温下射流碰撞面积的变化幅度最大,碰撞损失的动量增加,此时空载流量的变化最小。在相同温差下,若空载流量的变化幅度未达到最大,则射流喷嘴的自由射流距离会影响射流碰撞面积的变化,进而影响空载流量的变化。2种伺服阀在120℃温差下空载流量的变化幅度分别为4%和16%,试验结果与理论计算结果一致,验证了所建立的前置级数学模型的正确性和有效性。

射流管阀控液压马达参数辨识建模与故障诊断

为实现射流管阀控液压马达故障诊断的精准预判与分析,需要准确建立数学模型以提升仿真研究的有效性。根据射流管阀控液压伺服作动器(Hydraulic Servo Actuator, HSA)关键部件即力矩马达、射流放大器和阀控作动元件的工作原理,建立射流管阀控液压马达数学模型。基于AMESim软件构建仿真模块,利用阶跃特性实验数据进行仿真模型参数辨识。采用反向传播神经网络实现基于此仿真模型的射流管阀控液压马达故障诊断,包括对实验数据预处理获取有效样本的故障特征,选取关键故障特征并用BP神经网络进行训练以实现故障诊断。实验和仿真结果显示,射流管阀控液压马达的仿真模型与实际相契合,并且基于仿真模型数据能够完成精度为99.512%的故障诊断,提高了实际作动器的可靠性。

射流伺服阀前置级颗粒物空间分布数值研究

为了研究油液中所携带的颗粒物在伺服阀前置级中的停留率和停留位置,本研究通过数值模拟研究了在不同工作状态下,不同尺寸的固体颗粒在射流伺服阀前置级流场中的速度空间分布。结果表明:(1)颗粒会在伺服阀前置级中展现出倾向性的聚集行为,且长时间驻留在伺服阀内,特别是接收口及以下区域;(2)控制腔C1、C2端面边界条件为正弦流率相比其为固定壁面时,颗粒相的停留率更低;(3)控制腔端面C1、C2边界条件为正弦流率时,伺服阀前置级内颗粒停留率展现出随时间延长而降低的趋势。

劈尖冲蚀变形对射流管伺服阀工作特性的影响

为研究射流管伺服阀前置级劈尖的冲蚀变形对伺服阀工作性能的影响,采用Fluent仿真软件,对射流管伺服阀的前置级进行冲蚀仿真,并将仿真结果与冲蚀实物进行对比分析,发现劈尖是前置级冲蚀最为严重的部位;根据劈尖冲蚀前后的前置级结构形状,构建前置级的数学模型,分析了劈尖冲蚀变形对前置级压力的影响。利用AMESim仿真软件,搭建射流管伺服阀的整阀仿真模型,研究了劈尖冲蚀变形对整阀工作性能的影响;通过实验验证了AMESim仿真结果的正确性。研究结果表明,劈尖冲蚀变形后,射流管伺服阀前置级的恢复压力和负载压差减小,导致整阀的阶跃上升时间延长,幅频带宽减小,但整阀的空载流量特性和压力特性几乎不受影响。

高温下应力不对称及热变形对射流管伺服阀零位的影响

高温环境下射流管伺服阀呈现出诸多如温漂、小信号曲线局部增益激增、小信号流量曲线锯齿状波动、全信号曲线不平滑等影响其工作性能的问题,且这些现象具有不规则性、不可重复性。基于系统级参数化仿真和元件级有限元数值模拟方法,针对射流管伺服阀存在应力不对称的情况下温度变化导致的零漂问题,推导了气隙长度、磁性材料物性和油液黏度关于温度的参数化模型,运用AMESim仿真分析并揭示等效应力不对称对伺服阀零位的影响规律;同时为解决高温下射流管伺服阀热变形改变整阀形位尺寸变化导致的零漂问题,综合考虑介质密度、黏度、比热容、导热系数等参数随温度、压力变化,运用热-流-固耦合仿真方法探究分析前置级热变形对零位的影响。对比两种结果表明:射流管伺服阀零位受应力不对称影响较小,造成过大零漂和零位特性不确定的原因是伺服阀热变形导致的形位误差。

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。

射流盘伺服阀控电液位置系统的动态特性

与喷嘴挡板型伺服阀相比,偏转射流伺服阀具有可靠性高,抗污染性强,寿命长和零漂小等优点。在分析了偏转射流伺服阀结构原理的基础上,建立了偏转射流伺服阀及其位置伺服系统的动态数学模型,导出了偏转板流量方程的表达式,提出了偏转板线性化流量方程。研究了电液位置伺服系统的动态特性,构建了仿真模型并对其动态特性进行了仿真研究,仿真结果证明了动态数学模型的正确性,与实验结论基本吻合。

射流管阀压力特性研究

针对节流理论分析射流管阀压力特性时理论与试验相差较大的问题 ,用射流动力学原理分析了射流管阀工作过程 ,研究了节流理论在分析射流管阀时的适用条件 ,提出了用气流半径代替射流管内径的修正方法 ,给出了计算气流半径的公式 。

射流管伺服阀前置级的动态流场分析

射流管电液伺服阀的喷嘴到接收孔间的流场较为复杂,尤其在射流管偏转及阀芯运动的动态情况下,会存在回流、漩涡等现象。以某型射流管电液伺服阀结构为模型,结合射流管偏转时的阀芯力平衡关系,得到阀芯的运动方程,应用雷诺平均方程和标准两方程模式的封闭方程,通过流体动力学软件FLUENT建立射流管伺服阀喷嘴到阀芯两腔的三维可视化模型,仿真分析了喷嘴到接收孔的前置级瞬态流场及阶跃响应。仿真结果表明:接收孔中的涡量强度会影响射流管电液伺服阀的阶跃响应,涡量强度越大、振荡越大、阶跃响应越慢,并通过试验测试阀芯位移验证了数值计算的正确性,同时对比了不同接收孔间夹角的同时刻涡量及阶跃响应,得到接收孔间夹角为45°的最优设计。研究方法和结果对于提高射流管电液伺服阀的动态响应有重要参考价值。

基于仿真离散数据的偏转板射流式伺服阀液动力计算方法研究

基于偏转射流式伺服阀工作机理,提出关于其动态特性分析及前置级液动力计算检测的问题。建立关于力矩马达、射流盘前置级以及功率滑阀三部分的完整伺服阀动态模型,确定前置级液动力的近似公式,并对整阀特性进行频率分析,验证了数学模型的正确性;建立伺服阀前置级内部的二维流场模型,并基于流场仿真所获得的离散数据,给出两种可用于计算稳态液动力的方法,即动量定理法和压差法,通过计算某型伺服阀的液动力,验证上述两种方法能够相互印证;设计并实现了一种双自由度的液动力测试平台,实现了对液动力的间接测试。结果表明,采用动量定理法和压差法计算得到的液动力值,与其近似计算公式以及试验结果一致,证明了提出的液动力计算方法与测试系统均具有可行性,为此类伺服阀的改进与优化提供了技术支撑。

超磁致伸缩执行器驱动的新型射流伺服阀

论述了超磁致伸缩材料在电液控制元件中的应用研究现状,基于超磁致伸缩材料的特点和未来航空航天领域对高频大流量伺服阀的迫切需求,提出了一种由超磁致伸缩执行器驱动的新型射流伺服阀的结构,分析了其工作原理与特点,同时对该新结构伺服阀涉及的温度控制、热补偿、预压力施加与零位调节与驱动磁场均匀化等关键技术进行了详细分析并给出了具体实施方法。

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。