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正GJ20196042 V形槽位置对偏导射流式伺服阀前置级液流特性的影响[刊,中]/董娜娜…//液压与气动.-2019,(7).-1～6偏导射流级作为伺服阀关键部件,其偏转板上V形槽位置对前置级压力特性起决定性作用,进而影响了整个系统的稳定性。以某航空发动机用燃油电液伺服阀为研究对象,在分析其前置级结构及工作原理的基础上,建立偏导射流级三维模型,以Fluent流场仿真软件为平台,建立V形槽不同位置时的流场仿真模型,     

微非对称结构燃油伺服阀压漂特性

偏导射流伺服阀前置级结构形式对压力漂移有极大影响。根据前置级结构参数的计算公式及伯努利方程,建立简化后前置级数学模型。以某款燃油电液伺服阀为研究对象,着重分析劈尖、接受口内侧边、接受口外侧边及V形槽等结构非对称性的影响。采用数值模拟的方式对不同回油压力及不同结构非对称条件下的前置级流场特性和压力漂移进行了仿真研究。通过PIV技术进行了流场可视化实验,验证了数学模型及仿真结果,得到了该款电液伺服阀零漂最大的工况及大小,并对改善偏导射流伺服阀的零漂提供了一定的参考依据。     

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。     

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。     

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。     

射流管伺服阀接收口形状对阀特性的影响

射流管伺服阀的接收口形状对阀的动态特性和静态特性有着直接的影响。在喷嘴形状为矩形的情况下,通过对以圆形、矩形、三角形为接收口的射流管伺服阀前置放大器进行流场数值仿真和动态特性的仿真,获得了不同形状接收口的射流管伺服阀的压力特性、流量特性和响应频宽。通过比较,发现矩形接收口的射流管伺服阀具有较高的恢复压力和较大的压力增益,当射流管喷嘴位移较小时,矩形接收口的射流管伺服阀具有线性度较好的压力特性和流量特性,频宽响应较大。     

偏导射流电液伺服阀工程化建模及仿真研究

介绍了偏导射流电液伺服阀的结构及工作原理,建立了其先导级射流放大器的工程化数学模型,推导了先导级的阀系数。对该型伺服阀进行了静态特性和动态特性分析,画出了传递函数的特性框图。通过MATLAB/Simulink软件进行建模和仿真,验证了理论假设的正确性,分析了位置反馈系数对流量的影响,为该型伺服阀的结构设计和参数匹配提供了参考依据。     

偏转板射流伺服阀前置级流场分析

偏转板伺服阀已广泛应用于大型运输机、民用客机和军用飞机的各类舵机和操纵系统.本文建立偏转板伺服阀射流前置级流场模型,分析入口压力、出口压力以及接受器管路夹角对伺服阀流场特性的影响.发现压力的急剧下降和压差的急剧增大是偏转板伺服阀前置级产生气穴现象的主要原因;通过研究进口压力、结构圆角对气穴现象的影响,提出了采取适当降低进口压力和提高偏转板下端面圆角加工质量等措施来改善气穴现象的方法.     

偏导射流伺服阀前置级温度特性

利用Fluent软件对偏导射流伺服阀前置级流场进行三维数值模拟,对衔铁组件进行热流固耦合仿真模拟,根据模拟结果分析了入口油温不同时,左右接收腔压力、前置级液动力、黏性热效应以及各组件尺寸的变化情况.通过对比不同入口油温下流场的压力分布,发现温度升高会引起左右接收腔压力升高;左右接收腔压差随温度变化的曲线表明,前置级受到...     

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。     

射流管电液伺服阀滑阀冲蚀磨损特性分析

射流管伺服阀的油液被污染后,其中的颗粒在高速射流下会对滑阀产生冲蚀磨损,从而影响伺服阀的工作性能.针对上述问题,建立射流管伺服阀的AMESim模型;结合计算流体动力学与冲蚀磨损理论,建立滑阀的冲蚀磨损数学模型.通过有限元仿真软件,模拟颗粒对滑阀的冲蚀磨损;基于射流管伺服阀的AMESim模型,分析滑阀磨损对伺服阀工作性能...     

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。     

Analysis of the Internal Characteristics of a De ector Jet Servo Valve

In current research on deflector jet servo valves, the receiver pressure estimated using traditional two-dimensional simulation and theoretical calculation is always lower than the experimental data; therefore, credible information about the flow field in the prestage part of the valve can hardly be obtained. To investigate this issue and understand the internal characteristics of the deflector jet valve, a realistic numerical model is constructed and a three-dimensional simulation carried out that displays a complex flow pattern in the deflector jet structure. Then six phases of the flow pattern are presented, and the defects of the two-dimensional simulation are revealed. Based on the simulation results, it is found that the jet in the deflector has a longer core area and the fluid near the shunt wedge cannot resist the impact of the high-speed fluid. Therefore, two assumptions about the flow distribution are presented by which to construct a more complete theoretical model. The receiver pressure and prestage pressure gain are significantly enhanced in the calculations. Finally, special experiments on the prestage of the servo valve are performed, and the pressure performance of the numerical simulation and the theoretical calculation agree well with the experimental data. Finally, the internal mechanism described by the theoretical and numerical models is verified. From this research,more accurate numerical and theoretical models are proposed by which to figure out the internal characteristics of the deflector jet valve.     

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λ₁(喷嘴宽度D₁与导流窗口最小宽度H₁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λ₁ 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λ₁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λ₁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λ₁=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。     

Mathematical modeling of pressure characteristics of the deflector-jet pilot stage considering boundary layer flow

The performance of a deflector-jet servo valve significantly depends on the pressure characteristics of its pilot stage. The complex flow field within the deflector-jet pilot stage presents enormous difficulty and challenge in establishing its mathematical model. In this work, according to the energy conversion characteristics of the flow field, the flow process within the pilot stage is divided into five phases for modeling: inside-pipe flow, first jet, first pressure recovery, secondary jet, and secondary pressure recovery. To better reveal the intrinsic operating mechanism of a deflector-jet pilot stage, the boundary layer is introduced into the model. Computational fluid dynamic (CFD) simulation and experiment are conducted to validate the developed mathematical model at different supply pressures. The result demonstrates that the velocity distribution of the jets and the pressure characteristics of the pilot stage are significantly influenced by the boundary layer. The boundary layer flow within the V-groove has a greater impact on the pressure characteristics than that within the nozzle. Verified by the CFD simulation and experiment, the developed model can accurately predict the velocity distribution of the jets and pressure characteristics. At different supply pressures, the maximum relative error between the theoretical and experimental results of the dimensionless pressure characteristic is 5.36%.     

伺服阀前置级流场气穴现象的仿真及试验研究

针对液压阀中的气穴现象会引起液压阀的噪音、性能恶化,甚至导致液压阀失效等问题,对伺服阀前置级喷嘴和挡板之间流场中的气穴现象进行了研究.利用Pro/E软件对流场进行了三维建模,用前处理软件Gambit对三维模型进行了网格划分及边界条件设置,利用标准k-ε模型和混合气穴模型建立流场的数学模型,运用FLUENT软件对不同喷嘴入口流速下流场的分布特性及气穴特征进行了仿真分析;同时利用高速摄像机对喷嘴挡板之间的流场分布进行了观测和记录.研究结果表明,在低雷诺数流动条件下,气穴开始在喷嘴外壁和挡板前端的边缘形成;随着雷诺数的增大,在挡板弯曲的附体气穴逐渐长大并随着射流流速的增加出现云状的气穴.将不同流动条件下流场结构和气穴分布的数值计算结果与试验观测结果进行比较,两者基本吻合,说明伺服阀前置级流场气穴仿真模型和数值计算方法是可靠的.     

冲蚀对射流管伺服阀前置级工作特性的影响

以射流管伺服阀的前置级为研究对象,分析冲蚀对前置级工作特性的影响。基于Fluent有限元仿真软件,建立前置级可视化冲蚀模型,仿真得到前置级的冲蚀部位与冲蚀量,并将仿真结果与前置级冲蚀实物进行对比分析。根据前置级冲蚀实物的结构形状,建立冲蚀后的前置级三维模型,利用数值计算的方法研究前置级的冲蚀对其工作特性的影响。结果表明:前置级冲蚀最严重的部位是劈尖,劈尖的冲蚀率随喷嘴位移的增大逐渐减小,仿真结果与前置级冲蚀实物相一致;前置级的冲蚀会导致前置级的左右接收孔压差和流量减小。研究对射流管伺服阀前置级冲蚀部位的预测和故障诊断具有指导作用。