Pneumatic resistance network analysis and dimension optimization of high pressure electronic pneumatic pressure reducing valve

The structure and working principle of a self-deigned high pressure electronic pneumatic pressure reducing valve (EPPRV) with slide pilot are introduced.The resistance value formulas and the relationship between the resistance and pressure of three typical pneumatic resistances are obtained.Then,the method of static characteristics analysis only considering pneumatic resistances is proposed,the resistance network from gas supply to load is built up,and the mathematical model is derived from the flow rate formulas and flow conservation equations,with the compressibility of high pressure gas and temperature drop during the expansion considered in the model.Finally,the pilot spool displacement of 1.5 mm at an output pressure of 15MPa and the enlarging operating stroke of the pilot spool are taken as optimization targets,and the optimization is carried out based on genetic algorithm and the model mentioned above.The results show that the static characteristics of the EPPRV are significantly improved.The idea of static characteristics analysis and optimization based on pneumatic resistance network is valuable for the design of pneumatic components or system.

高压气动减压阀内部湿空气凝结特性

针对高压气动减压阀内部结露结冰的现象,建立高压湿空气凝结流动数学模型,开展高压气动减压阀内部结露机理研究。以湿空气和液滴为流动介质,采用湿蒸汽凝结理论和多组分运输模型,通过C语言和Fluent-UDF编程开发了高压超音速湿空气凝结流动数值模型,搭建实验平台进行数值模型验证。利用该数值模型对高压气动减压阀内部湿空气凝结流动特性进行仿真,并分析了高压超音速流动过程中湿空气的流动凝结行为。结果表明:高压压缩气体流经节流阀口为绝热等熵过程,产生焦耳-汤姆逊正效应,气体体积迅速膨胀,压力和温度急剧下降,流速达到超音速流动;阀口附近下游区域大量成核,液滴快速增长,形成主要凝结区。高压湿空气凝结流动模型可为高压减压阀结构优化及进一步结冰机理研究提供参考。

高压差大流量工况下套筒式减压阀的减压过程研究

随着工业技术的进步,许多行业面临高压差和大流量的工作条件,这对减压阀的设计提出了新的挑战。本文研究了一种套筒式减压阀在高压差大流量工况下的减压过程,通过数值模拟方法分析了不同开度与工况下套筒式减压阀内部的流场特性。研究发现,为了在保持氮气流量为2.5 kg/s的情况下实现从35 MPa至6 MPa的减压比,需要采用4级减压方案。此外,仿真结果还揭示了不同行程下套筒阀内部的压力和速度分布特征,特别是在节流孔处的压力急剧下降及流速增加的现象。本研究可为高压差大流量工况下套筒式减压阀的设计提供参考。

35 MPa车载氢系统减压阀失效仿真研究

车载氢系统的安全和稳定对氢能车的正常运行非常重要,一旦其中的部件失效,可能会引发重大的安全事故。减压阀作为车载氢系统的核心部件之一,常常会受氢气的高压或高低温环境的影响而失效,导致无法正常减压,甚至会造成氢气泄漏。要使减压阀能够正常地将氢气减压到指定压力,使燃料电池正常工作,往往需要对其进行高低温环境耐压测试,以确保其结构设计合格。对减压阀进行高低温耦合动力学仿真,以验证其结构设计是否合格,并根据仿真结果提出相关优化结构和预防失效的指导建议。

一种高压减压阀压力检测系统的不确定度评定

为了衡量一种船用高压减压阀压力检测系统准确性,基于减压阀系统压力传感器、模数转换器以及算法的测量不确定度,通过引入相对测量不确定度,并采用《测量不确定度表达指南(GUM)》中的A和B类两种评定方法,分别进行了该检测系统的测量不确定度评定,并对2种评定结果进行了对比分析。结果表明,这种船用高压减压阀压力检测系统具有较高准确性。A类不确定度评定方法更体现高压减压阀检测系统准确性,B类评定方法可以为测量系统在设计之初的硬件选择提供帮助。

高压气动比例减压阀设计与仿真

提出一种高压气动比例减压阀,该阀由比例电磁铁控制的二位三通型滑阀式先导阀和活塞提升式主阀组成,通过压力传感器和控制器构成闭环电反馈控制,最高工作压力为31.5 MPa。该阀虽然存在少量先导耗气,但保证了压力调整的快速性和稳定性,克服了先导泄漏对减压阀的影响,避免了先导阀意外结冰的发生。在介绍结构及工作原理的基础上分析了该减压阀的特点,利用AMESim建立了考虑气源压力和负载流量波动的仿真模型。仿真结果表明：该阀在气源压力缓慢下降且负载流量大范围波动的情况下能实现稳定的压力输出,在不改变控制参数的前提下,当气源压力为31.5 MPa时输出压力可在1~30 MPa范围内稳定;先导阀预开口形式对压力精度影响较小,但应避免正开口以减少气体浪费;先导阀环形间隙高度控制在10μm左右较为合适。

开关先导型超高压气动减压阀原理与特性研究

设计了一种开关先导型超高压气动减压阀．该阀设计输入压力为35MPa，输出压力为4～25MPa．采用电反馈闭环控制，主阀采用活塞式结构，先导阀由两个电磁开关阀构成．建立了系统的非线性数学模型，分析结构参数和控制参数对系统动态特性的影响，利用Matlab进行了仿真，并在测试平台上对该减压阀的特性进行了实验，得到了减压阀的特性曲线．仿真和实验结果表明，该阀在设计压力范围内具有良好的压力特性；调压腔的体积和进排气气阻是影响阀动态特性的重要因素；增大调压腔的体积或增大进排气气阻可减小输出压力振动幅度、提高输出压力精度，但系统的反应时间变长．

基于AMESim的CNG发动机高压减压阀建模与分析

建立了天然气发动机高压减压阀的AMESim模型。对该模型的建立过程进行了详细的阐述,并且进行了静态和动态仿真,得到了静态特性曲线和动态特性曲线,同时通过对这些曲线的分析,阐述了模型与实际天然气高压减压阀在静态和动态特性上的差异。这种差异主要表现在对实际的天然气高压减压阀建模时的理想化上,但是这些存在的差异并未改变其总体的态势。仿真结果表明这个模型是可以接受的。

基于AMESim的高压气动减压阀的稳定特性

针对氢能源汽车中气动减压阀高压化减压时减压阀稳定性下降的现象,对一种带有先导稳定流量器的高压气动减压阀进行特性研究。建立高压气动减压阀的AMESim仿真模型,仿真分析了其压力、流量特性、高压气动减压阀先导阀弹簧刚度、先导稳定流量器活塞阻尼孔、高压气动减压阀主阀弹簧刚度、主阀出口腔等参数对高压气动减压阀稳定性的影响。研究结果表明,带有先导稳定流量器的高压气动减压阀在高压化减压时,其出口压力稳定,压力振荡小,动态响应快。同时,适当地增大复位弹簧刚度,先导稳定流量器活塞阻尼孔,出口腔容积的增大,可提高阀的输出压力的稳定性和快速性。

远程高压大流量减压阀的研制

研制一种远程、先导式高压大流量减压阀;介绍了该减压阀特点,建立了减压阀数学模型,利用Matlab进行该减压阀动力学仿真,研究各个参数对减压阀性能的影响。根据仿真结果,加工了一台实物产品。搭建了减压阀性能测试试验台,分析了压力、流量特性,并和仿真做了比较。结果表明:仿真和试验符合的比较好,说明仿真对减压阀的研制与分析具有指导作用。该减压阀使用方便,安全、可靠,已经用于数个试验中。

减压阀流动特性研究进展

介绍了现有减压阀的结构类型和适用于极端工况下高参数减压阀的结构,给出减压阀的研究方法。阐述了国内外对于减压阀内流动特性的研究进展,并对减压阀的发展和主要研究趋势进行展望。

基于虚拟仪器的超高压气动试验台

根据超高压气动技术规范,结合实际工况,自主设计试验台系统,开发了基于LabVIEW的试验程序,并进行了系统的试验。该试验台由高压气源、控制系统、模拟负载、检测及数据采集系统组成,适用于超高压气动减压阀及容积减压装置。它的成功研制对超高压气动减压技术的研究发挥了重要的作用,有助于超高压气动技术的发展。

旁路系统高参数减压阀温度场与应力场分析

为了优化旁路系统减压阀阀体结构以提升其在高参数工况下的安全性能,采用有限元分析方法对某高压旁路系统减压阀承压热冲击强度进行了数值模拟分析,获得了在瞬态和稳态工况下阀体的温度场与应力场的分布情况及其变化规律。模拟结果表明:开启工况下,阀体应力经历先增大后减小直至稳定的变化过程,395 s时综合应力值达到最大值131.3 MPa;稳态工况下,最大综合应力值出现于第1级孔板前的位置,数值为96.597 MPa。由此可得结论:减压阀瞬态工况为危险工况,温差应力占主导地位。阀体设计中应避免阀体壁厚突变的结构。

气动舵机高压减压阀的分析与设计

本文分析了用于气动舵机的高压减压阀的静特性,在此基础上,按技术条件提出了设计这类减压阀的基本方法。经验证,理论与实验基本符合。

高压差减压阀数值模拟

采用Fluent软件对煤直接液化高压差减压阀的内部流场进行模拟计算。数值模拟结果能真实反映高压差减压阀内部的复杂流动。分析高压差减压阀内部流场的特点,对其结构进行优化改进,以提高减压阀的使用寿命。

大流量高压气体减压器技术研究进展及应用

大流量高压气体减压器是大型连续式高超声速试验系统的核心设备,其气体减压供应能力、工作稳定性和可靠性等对高超声速试验系统的试验能力有重大影响。本文对气体减压器的减压原理、技术方案、评价指标和技术难点进行了梳理,介绍了国防科技大学在大流量高压气体减压器技术方面的研究进展,展望了大流量高压气体减压器技术在高超声速试验领域未来的发展趋势。

高压气动减压阀的结构优化与特性分析

对氢能源动力汽车的输氢系统来说,要解决的关键问题就是高压氢气的减压,本文针对该系统中的关键性元件高压气动减压阀进行了研究。为保证1次加氢后连续行驶距离达到300km以上,要求氢能源汽车车载输氢系统储氢气瓶的压力达到35MPa以上,氢能源汽车质子交换膜燃料电池所提供的氢气的正常工作压力为0.16MPa。通过对阀的各个主要部件进行分析,优化了该阀的结构,设计了一种新型高压气动减压阀;建立了阀的数学模型,运用MATLAB/SIMULINK仿真软件,分析了该阀的静态特性和动态特性。

高参数电站减压阀的研究与应用

介绍了一种高参数电站减压阀,阐述了其工作原理、节流件结构、中腔密封结构。分析了其设计要点,给出了套筒膨胀量的计算,研制的阀门已在超临界工况上成功应用,可以满足设计和使用工况要求。

高压空气控制元件密封结构研究

在分析现有气控元件密封结构及其特点的基础上,提出了一组高压空气控制元件用新型单密封结构和双密封结构以解决现有密封结构中的一些不足,新型双密封结构还能解决一些异常工况下密封结构失效导致直通的问题;通过新型高压密封结构的加工工艺以及选用材料的研究与试验,证明了新型高压密封结构具有良好的密封性与可靠性等优点.

高参数减压阀含多孔板热应力的数值分析

多孔板是高参数减压阀中的重要节流元件。过热蒸汽通过多孔板时,会形成温度差,进而产生热应力。热应力较大时多孔板表面会生成裂纹,有失效可能。本文利用计算流体力学软件分析高参数减压阀内部流场,继而运用热流固多物理场耦合方法,研究了多级高参数减压阀中焊接孔板上热应力的分布,进而对多孔板进行参数优化以避免失效。重点考察了结构形式、推进距离和减压比对多孔板热-机械应力分布的影响。结果表明,相较于端部式孔板和封头式孔板,内部式孔板可显著减少能量消耗,并获取更小的热-机械应力。节流孔板避免失效的较优使用条件是选择内部孔板、表面推进2mm且压力比设为1.014。此研究具有科学性并可以指导节流孔板在减压阀等过程装置中的安全设计。