基于CFD的机械随动调节高度控制阀数值仿真

机械随动调节高度控制阀是列车悬挂控制装置的核心部件,其性能的好坏直接影响系统能否稳定工作。在设计过程中,采用CFD对其进行仿真计算,通过对其流场特性的分析,可以验证其流量特性是否满足系统需求。针对机械随动调节高度控制阀内部气体流动特性,建立了机械随动调节高度控制阀流场仿真模型,利用Fluent分析了机械随动调节高度控制阀阀口在不同开度下的流场特性,研究结果为机械随动调节高度控制阀流量性能指标试验提供理论支撑。

GPCM控制阀内流道流场仿真

广义脉码调制( GPCM)控制阀是一种组合型式的阀,组成的各基元通过液压集成块连接到一起。流体运动在液压集成块流道内的分布规律是研究液压阀流量控制与节能的关键之一,流体在流道内的分布规律决定流体能量损失的大小。利用计算流体力学( CFD)对GPCM控制阀进行了流场的仿真研究,得到了阀内部压力变化与基元流量之间的关系。研究结果有助于在设计GPCM控制阀时使结构优化,降低阀内部能耗与噪声。

两种调节阀流通能力仿真与试验分析研究

随着中国工业的快速发展,调节阀作为控制阀的一个重要元件,市场需求量不断增加,迎来了新的挑战,对调节阀流通能力的要求也在不断提高。基于此,通过从调节阀的流道结构出发,采用仿真和试验分析市面上两种主流调节阀的内流特性^([1]),得出两种调节阀的流量系数Cv,G1系列调节阀的流通能力相比G2系列调节阀有了较大提升,约提高了21.4%。通过对调节阀流通能力的研究,发现了影响其流通性能的关键因素,这对调节阀的优化改进具有重要的指导意义。

基于MoldFlow空调注塑件模具设计

以分体壁挂式空调器为例,本文介绍了Mold Flow在注塑模模具设计中的应用。利用Moldflow对其注塑成型过程进行模拟分析,预测产品成型缺陷,如熔接线位置、气穴等,并进行浇注系统优化设计。结果表明时序阀控制技术能够有效地改善熔接线缺陷,提高产品的品质同时缩短开发周期。

基于CFD方法的低温氦气调节阀工作特性研究

根据20 K温区低温氦气调节阀的运行工况,基于CFD方法对一台DN25低温氦气调节阀内的速度、压力、温度等流动参数进行了仿真研究。得到不同开度和压差下,流线和漩涡的分布情况,确定阀内物理参数大梯度变化位置及规律。针对阀芯与阀座的微小缝隙,研究了氦气从亚音速到超音速变化中压力、速度、马赫数和温度变化特性。计算结果显示,氦气在压力比为0.495时达到临界状态,与基于理想气体节流膨胀理论计算的临界压力比仅相差4.2%。研究结果揭示了调节阀内低温流体性质变化和流动规律,为预测阀门阻塞流发生条件提供了依据。

面向调节阀的流量控制仿真研究

针对柱塞式调节阀进行流量反馈控制时过于依赖流量测量装置、流量调节时间长的问题,进行流量控制仿真研究。基于Fluent流体仿真软件,建立10%~100%开度值下的调节阀三维流道模型,并在0.2~1 MPa进出口压差下仿真得出调节阀内部流场分布,建立阀口流量与阀芯开度、调节阀进出口压差三维数据表。建立调节阀开度控制模型,同时完成模糊PID控制器的设计。通过MATLAB对3种调节阀流量控制系统进行仿真分析。结果表明:基于所设计的开度控制模型进行流量调节时,有效地提升了阀门的快速性,阀门开度响应时间小于1.8 s,同时完全消除了超调量,更易达到稳定状态。

基于代理模型的轴流式调节阀阀体型线优化

针对国内外大口径天然气管线阀门型线优化周期长、优化过程机械式重复的问题,提出一种采用Kriging代理模型结合NSGA-Ⅱ算法的轴流式调节阀型线优化方法。以DN600轴流式调节阀为研究对象,通过Fluent与ANSYS软件对其性能进行初步评估后,选定流量值、最大应力水平和最大变形量为优化目标。首先采用B-spline曲线对阀体型线进行拟合,通过改变控制点的坐标实现阀体型线的参数化,并实现阀体型线的自动建模,运用拉丁超立方采样方法设计100种型线,通过数值模拟得到结构优化样本库,建立轴流式调节阀的Kriging代理模型。然后采用NSGA-Ⅱ算法对代理模型进行寻优得到Pareto前沿解集,通过对3个型线前沿解与初始型线内部水平截面的速度、压力变化曲线的研究,确定最优型线。再对优化前后的开度-阻力特性、流量-阻力特性及阀后管道内部流动进行研究,结果表明,优化后的型线流量值提高了9.2%,最大应力水平降低了8.46%,最大变形量减小了6.2%,优化后流体阻力降低,阀后管道高速流动影响距离减小。优化后型线的性能提升证明了该型线优化方法的有效性,揭示了该方法在阀门型线结构优化领域的潜力。

直线型柱塞式平衡调节阀结构优化研究

为解决依靠经验公式设计的柱塞式平衡调节阀流量特性与预期的直线型偏差较大的问题,提出一套优化直线型柱塞式调节阀阀芯结构的方案。该方案将流量系数与流量系数增量共同作为评价线性贴合度的准则,以实验测试为前提,以数值模拟为主要手段,逐段对阀芯结构进行调整优化,并通过数值模拟来验证方案的合理性以及准确性。结果表明:依靠该方案优化后的阀芯结构使得流量特性高度贴合直线型,各开度下流量系数较理论值的偏差由优化前多数在8%以上降低到集中在2%以下;各开度下流量系数增量较理论值的偏差由优化前多数在15%以上、最大值达63.26%降低为集中在5%以下、最大值仅为13.62%。

大口径轮盘式特种调节阀流动特性分析

大口径轮盘式特种调节阀(简称特种阀)是高空试验台保证进气系统温度和压力及时达到发动机飞行环境所对应温度和压力的主要调节阀之一。为了提高特种阀流量系数控制模型的精度,基于Fluent软件模拟研究特种阀的内部流动特性,探索分析了9个开度(10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°、80°、90°(全开))和9个压比(0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9)对特种阀内部速度和压力的影响规律。结果表明:特种阀内速度和压力沿无级调节盘呈对称分布,气流速度随着开度的增大而逐渐增加,在阀前压力为200 kPa、压比为0.1时,开度为90°的进口速度为72.92 m/s,约为开度10°的9倍;在开度不变时,进口速度随着压比增大先不变后减小,存在临界压比;开度为10°~50°时临界压比约为0.5,开度在60°~90°范围内临界压比约为0.6;特种阀的流阻系数随着开度和压比的增大而减小,开度为10°~40°时,流阻系数下降速度最显著,其中开度从10°增大到30°时,流阻系数下降了88%。

迷宫-对冲组合式最小流量阀流道设计研究

电站给水泵最小流量阀长期处于高温、高压等恶劣工况环境下工作,阀内极易出现空化汽蚀、冲刷泄漏等问题,将会影响阀门的使用寿命。为了提高阀门的降压和控速能力,本文基于迷宫式最小流量阀的流动特点,提出了一种新型盘片结构,利用数值模拟方法对迷宫式、对冲式和迷宫-对冲组合式流道结构的流动特性进行研究,得到了三种流道内部压力和速度的分布情况。结果表明:在相同条件下,迷宫式流道结构有利于降压,但出口流速大,对冲式流道结构有利于控速,新型迷宫-对冲流道既能保证降压又能控制速度。

三通阀流阻数值模拟与试验验证

本文利用STAR-CCM+流体仿真软件,基于SST K-W湍流模型,完成了不同流量、不同温度下热管理控制阀的流阻仿真,并通过试验验证了仿真结果的可靠性,为设计人员优化结构提供帮助,缩短研发周期,提高工作效率。结果表明:同流量下,温度高的冷却液因黏度降低,流阻偏小,试验值与仿真结果趋势一致;30-100lpm小流量试验值与仿真值误差最大为14.7%,原因为小流量下,流阻本身不大,加上不可必免的试验测试误差,误差算下来要大一些;125-200lpm大流量,冷却液23℃时误差在10%以内,65℃时最大误差12.6%。

基于模糊控制的流量控制阀仿真

采用小型针阀、直流电动机及减速器设计了机电流量控制阀,解决了变量喷雾过程中药液微小流量的控制问题。构建了机电流量控制阀传递函数的数学模型,并为之设计了模糊控制算法。对该流量控制阀进行了模糊控制和PID控制的MATLAB仿真,结果表明:模糊控制在响应速度和超调量方面优于PID控制,稳态误差两者均在±3.0%以内。

调节阀内部流场的数值模拟与试验分析

对某一广泛应用的套筒型调节阀内部流场建立模型.通过前处理器生成计算网格,应用CFD软件进行离散求解,得到调节阀内部流场的可视化图形,数值模拟不同开度下流量,绘出调节阀的流量特性曲线,与试验测定的数据进行比较分析.结果表明模拟值与试验值较好的吻合,为后续优化和设计工作提供依据.

汽轮机调节阀-调节级段三维流动与压力损失数值研究

部分进汽是喷嘴调节汽轮机变工况运行时的主要状态,调节级部分进汽通常效率较低,流动情况复杂。该文采用ANSYS-CFX软件数值研究了亚临界600MW汽轮机调节阀-调节级段在不同阀门开度组合情况下的三维流动与压力损失特性。结果表明:调节阀-调节级段的流动是复杂而强烈的有旋流动;调节阀喉部的节流作用和阀碟下方"空穴"区以及调节阀下游部分区域的漩涡会引起较大的压力损失;当4个调节阀全部开启时,调节阀-调节级段的流动性能良好,当某调节阀门处于关闭状态时,部分进汽调节级的动叶栅在从进汽弧段转到非进汽弧段过程中,动叶通道中的流体被抽吸到非进汽腔室以及对应的喷嘴叶栅中,形成大量的漩涡,造成较大的压力损失。

固体火箭冲压发动机燃气流量调节特性

为了研究固体火箭冲压发动机燃气流量调节特性,对固体火箭冲压发动机燃气流量控制阀的5种不同开度下的二维流场进行了数值模拟,分析得出了补燃室压力、阀门开度对流量控制阀流场分布、阀头轴向受力和通过控制阀的燃气质量流量的影响,基于模拟得到的数据,分析得到了固体火箭冲压发动机燃气流量调节特性的参数表达式,该表达式可以用来作为固体火箭冲压发动机燃气流量调节的参考。

高压差迷宫式调节阀盘片降压级数

针对高压差迷宫式多级降压调节阀内部迷宫盘片设计中如何确定盘片降压级数的核心技术问题,根据可压缩流体力学理论,对迷宫式调节阀内部盘片降压级数计算公式进行了推导和分析.并借助计算流体力学商业软件CFX,对3种不同降压级数盘片流道模型的内部流动进行了数值模拟计算,获得了不同级数流道内部的压力、速度分布等流场信息,同时绘制了不同级数模型内部的压力及速度变化曲线.分析结果表明:在相同工况下,增加盘片降压级数有利于合理逐级平稳降压,合理分配压降负担,使盘片中的流速平缓上升并降低流体出口能量.另外,当降压级数已能满足出口能量标准时,继续增加级数的作用相对较弱.研究结果可以为迷宫式调节阀及相关产品的研发提供一定的参考.

硬岩掘进机比例调速阀选型方法

针对硬岩掘进机(Tunnel boring machine,TBM)破岩掘进过程中产生的振动对比例调速阀性能的影响,建立基础振动下比例调速阀的选型准则。选择比例调速阀为研究对象,分析其工作原理,建立比例调速阀仿真模型,并对其进行试验验证,仿真分析基础振动参数对其流量波动特性的影响规律。以10%的流量偏差值为评定标准,结合实例分析确定TBM比例调速阀的稳定工作区域并建立其选型流程。结果表明:基础振动会引起比例调速阀流量波动而导致其性能失效,新的选型流程满足TBM比例调速阀的工程实际要求。

调节阀振动对阀内流场影响的数值模拟

调节阀振动问题在高参数汽轮机中普遍存在,已严重影响到机组运行的经济性和安全性。调节阀振动为复杂的流固耦合,依靠数值模拟揭示由流体诱发振动的原因逐渐成为重要的手段,但是目前针对调节阀的大部分数值模拟并未考虑阀杆系统振动对阀内流场的影响。该文在数值模拟中利用Fluent中动网格模块和UDF函数,对比分析了阀碟在静止和不同振幅、振动频率下对阀内流场的影响。在网格变形中使用了一种新颖的网格控制方法,即固定阀碟边界层网格使网格在较大尺度区域变形,确保了数值计算准确、顺利的进行。数值计算结果表明当阀碟顶端振幅小于0.6 mm时,阀碟上压力呈现随机波动;当阀碟顶端振幅为1mm时,阀碟上压力随阀碟移动出现明显的周期性波动,此时数值模拟应考虑阀杆系统振动的影响。随着振动频率的增加,阀碟上周期性的压力波动逐渐滞后于阀碟移动,当频率达到193.6 Hz时周期性波动消失。

双阀控制在电液负载仿真台中的应用

根据压力伺服阀和流量伺服阀在电液负载仿真台中的应用特点 ,提出一种由压力伺服阀和流量伺服阀组成的双阀控制加载方案。对比结构不变性原理补偿方法可知 。

KZ1型控制阀仿真模型及列车制动性能仿真研究

根据空气流动理论和KZ1型控制阀(KZ1阀)的工作原理,建立使用KZ1阀的列车空气制动系统仿真模型,并开发相应的列车空气制动仿真系统,对KZ1阀置于快速及普通位时单车的制动、缓解和紧急制动进行仿真。与试验结果对比表明,仿真模型能够较好地模拟单车制动性能。对KZ1阀应用于时速160 km快速货车的列车制动特性进行仿真分析可知,KZ1阀在快速位时的列车制动性能与104型控制阀接近,在普通位时与120型控制阀接近;KZ1阀在制动、紧急制动时性能较好,但是在缓解时波速过低,初步分析是由于副风缸容积过大所致。因此,使用KZ1阀的车辆与使用其他型号控制阀的车辆混编时,可能会发生缓解传播不连续的问题。