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械中得到了廣泛的應用,在航空、航天領域,重量輕、傳動效率高、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比較簡單的方式實現(xiàn),但控制精度不高,特別是在低負載的情況下,存在恒流量控制穩(wěn)定性不好的缺點,有必要對其進行進一步的研究和改進。
　　本文在前人的研究基礎上,進行了分析和優(yōu)化,設計了一種機械結構簡單、能量損失小、控制精度高的機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,選用了與控制閥結構相近的同心圓環(huán)縫隙流量公式作為其原始模型的理論設計依據(jù)。為了節(jié)省計算資源,論文首先利用簡單的二維軸對稱數(shù)值模擬對恒流量控制閥原始模型的流場進行計算,數(shù)值模擬采用RNG k-ε湍流模型和結構化網(wǎng)格SIMPLE算法。得到了原始模型在閥芯處于不同位移時的流場情況,同時計算出了控制閥原始模型的閥芯受力-位移的變化曲線。
　　2.通過分析控制閥原始模型的流場數(shù)值模擬結果,論文確定了以延長閥芯末端幾

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)的結構作為提高控制閥特性曲線總體線性度的方案。最終實現(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。
　　3.為了驗證簡單的二維軸對稱數(shù)值模擬對計算控制閥流場的可行性,同時考慮到出口支撐板對控制閥流場的影響,論文對恒流量控制閥全流場進行三維造型和結構化網(wǎng)格劃分,并完成了包括支撐板在內(nèi)的控制閥三維流場的數(shù)值模擬,驗證了二維數(shù)值仿真的可行性。
　

4、　4.考慮到出口支撐板對流場的阻滯效應,對出口支撐板處于不同位置時的恒流量控制閥模型進行了數(shù)值模擬和分析,得到了出口支撐板對控制閥流場的干擾情況以及對特性曲線的影響,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)值模擬結果表明,閥芯幾何曲線和擋環(huán)結構對恒流量控制閥的流場均有較大影響,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計和優(yōu)化當中,采用二