气动电磁阀动态特性仿真与试验研究

针对传统电磁阀数学模型不能精确反映电磁阀实际换向时间的问题,提出了在电磁阀的电路、磁路、运动三个方程的基础上考虑电磁阀铁芯涡流的影响.将铁芯涡流归算为等效电阻,建立新的电磁阀动态数学模型.仿真结果表明,传统模型的开启换向时间和关闭换向时间分别为29.5 ms和30.7 ms.所建模型的开启换向时间和关闭换向时间分别为30.3 ms和35.0 ms.检测仪的实测结果为32.5 ms和35.3 ms.仿真和实测结果验证了所建模型能更准确地反映电磁阀的动态特性.     

基础振动下电磁换向阀换向灵敏性研究

针对基础振动引起阀芯瞬态液动力和电磁力的变化,进而影响电磁换向阀换向灵敏性的问题,建立基础振动下电磁换向阀阀芯动力学模型,实验验证该模型的正确性。仿真分析基础振动参数和电磁阀结构参数对换向时间的影响。得到以下结论:基础振动幅值和频率的增大会降低电磁换向阀换向灵敏性;当阀进出口压差为0.6 MPa时,随着阀芯质量的增大,电磁阀换向时间逐渐延长;随着阻尼系数和弹簧刚度的减小,电磁阀换向时间逐渐减小;同时得到了电磁阀在不同进出口压差时的换向时间减小区域和延长区域。研究为基础振动下电磁换向阀的选型和设计提供了一定的理论参考。     

流量控制电磁阀的小流量特性分析

介绍可调无级输出流量控制电磁阀在小流量输出区域的输出原理与特性。通过改变小流量区域的流道几何结构,改变电磁阀小流量区域的流量性能。     

流体换向装置流量的建模与仿真分析

基于有限元分析、计算流体力学理论,根据换向装置实际结构建立换向装置三维仿真模型,采用滑移网格技术,所用网格划分方案具有网格数量少、网格质量高等特点,仿真分析换向装置换向过程由于喷嘴内部水流流场变化对换向流量误差的影响。仿真结果显示,换入换出同向型换向装置在满足一定的条件下,换向流量零误差,换向装置换向误差与喷嘴内部特性等因素无关;换入换出反向型换向装置在满足一定条件下,换向流量存在误差,这类换向流量误差和喷嘴内流场特性关联。     

液体流量标准装置称重换向系统设计探讨

称重换向系统是液体流量标准装置的重要组成部分,其性能直接影响装置的性能指标。以静态质量法液体流量标准装置为例,简述了称重换向系统设计中的几点体会。     

液体火箭冷氦增压系统低温试验研究

为研究液体火箭低温氦增压系统中电磁阀与孔板组合方式的增压性能和优化孔板的设计,开展了使用液氢温区的氦气作为增压介质的冷氦增压系统试验,并通过排放液氧模拟火箭贮箱内液氧的消耗.通过分析试验过程中增压氦气流量和贮箱压力的情况,获得了该增压方式对贮箱的增压性能.试验结果表明电磁阀与孔板组合能将贮箱压力维持在设计范围内,是一种简单、可行的液体火箭液氧贮箱增压方案.     

旋转配流激振阀输出特性分析及试验验证EI北大核心CSCD

提出一种旋转配流激振阀,为研究进口压力和阀芯换向频率对旋转配流激振阀输出特性的影响规律,采用多参考系方法(multiple reference frame,MRF)进行流场动态仿真,获得旋转配流激振阀输出压力和流量的动态特性曲线,并搭建电液激振试验台对仿真结果进行验证。研究结果表明:进口压力由14 MPa增至16 MPa,旋转配流激振阀输出压力、流量峰值分别提高了1.16%和6.98%;阀芯换向频率由100 Hz增至180 Hz,输出压力、流量峰值分别降低了1.24%和18.6%;进口压力工况下,输出压力、流量的仿真和试验结果的平均误差分别为0.18%、2.14%;换向频率工况下,输出压力、流量的仿真和试验结果的平均误差分别为0.10%、1.76%。仿真和试验结果整体趋势基本一致,证实了旋转配流激振阀结构的合理性及仿真模型的正确性。     

水流量装置电动换向器研究

为提高换向器的性能和减小不确定度,在分析换向器结构、换向过程、不确定度影响因素的基础上,提出了一种步进电机直接驱动分水器旋转换向的电动换向器结构,利用PCI板卡控制其旋转换向动作,在不同流量点可采用不同速度,具有较好的正反行程的对称性.研究了换向器的控制策略,设计搭建了多口径的换向器测试平台,进行了DN50,DN80口径换向器的行程差法实验测试.实验数据表明,电动换向器的不确定度可达到0.0012%的水平.这种结构降低了运行时的噪声,提高了不确定度的水平,进而可以降低液体流量标准装置的整体不确定度.     

车用燃油加油机比例电磁阀

正车用燃油加油机的控制阀,通常被称作电磁阀,是燃油加油机的重要部件。在加油机计控系统控制下,燃油加注管路的开启、封闭,以及大、小流量切换,均由电磁阀来执行。因而电磁阀的性能,对燃油加油机的使用安全、计量准确度等都有重要的影响。一、加油机电磁阀背景技术加油机使用的电磁阀,如图1所示,是按照燃油加油机的工作特点专门设计制造的。目前,国内燃油加油机普遍使用的是膜片式双流量电磁阀,为常闭阀。如图2所示,双流量电磁阀主要构造由以下部件组成:进油通道(1)、排油通道(2)的壳体、     

换入换出不同向型换向装置换向流量误差分析

基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)理论,采用块划分网格、滑移网格与用户自定义程序(user defined function,UDF)等技术,结合流体体积函数(volume of fluid,VOF)两相流模型与RNG湍流模型对喷嘴摆动、分流器固定式换入换出不同向型换向装置换向过程实现仿真,所用网格划分方案具有网格数量少、网格质量高等特点,仿真分析换向装置换向过程喷嘴内部水流流场变化对换向流量误差的影响。结果表明:在换向装置运动重复性一致、流量表计时器计时启动延迟一致、换入时间与换出时间相同条件下,换向过程中喷嘴内部水流流场变化造成换向流量相对误差达0.002 5%。     

基于旋转分流的同向换向器流量测量模型及实验研究

针对水流量标准装置中不同向开式换向器带来误差问题,研制了一种旋转分流型的同向换向器,分析了新换向器工作原理,建立了新换向器流量测量数学模型;根据流量测量数学模型推导过程得出了流量测量结果不受脉冲触发位置、流速分布及换入-换出时间影响的结论。在水流量标准装置上对新研制换向器进行了实验,结果表明:新换向器较好地克服了不同向换向器对流量测量带来的误差问题,可以代替不同向换向器用于水流量标准装置进行流量测量。     

基于CFD的船用核动力装置边界电磁阀泄漏流噪声场仿真研究

在分析阀门泄漏流噪声机理的基础上,采用计算流体仿真软件CFD,对船用核动力装置边界电磁阀内漏的流场和声场进行稳态和非稳态模拟,获得电磁阀内漏的流场和声场分布规律,并研究流体介质、工作压力、空化效应等因素对电磁阀内漏流声场的影响。研究表明,阀门工作压力、阀门流体种类以及阀门空化等因素与阀门内漏的流声场直接相关。研究对于船用核动力装置边界电磁阀泄漏流噪声特征,对于电磁阀泄漏的智能检测具有重要的借鉴价值,对于保障船用核动力装置系统的运行安全具有重要的参考价值。     

Fluid-dynamic design optimization of hydraulic proportional directional valves

This article proposes an effective methodology for the fluid-dynamic design optimization of the sliding spool of a hydraulic proportional directional valve: the goal is the minimization of the flow force at a prescribed flow rate, so as to reduce the required opening force while keeping the operation features unchanged. A full three-dimensional model of the flow field within the valve is employed to accurately predict the flow force acting on the spool. A theoretical analysis, based on both the axial momentum equation and flow simulations, is conducted to define the design parameters, which need to be properly selected in order to reduce the flow force without significantly affecting the flow rate. A genetic algorithm, coupled with a computational fluid dynamics flow solver, is employed to minimize the flow force acting on the valve spool at the maximum opening. A comparison with a typical single-objective optimization algorithm is performed to evaluate performance and effectiveness of the employed genetic algorithm. The optimized spool develops a maximum flow force which is smaller than that produced by the commercially available valve, mainly due to some major modifications occurring in the discharge section. Reducing the flow force and thus the electromagnetic force exerted by the solenoid actuators allows the operational range of direct (single-stage) driven valves to be enlarged.     

基于STM32的机车防滑阀性能测试系统设计

针对防滑阀单个部件性能检测设备操作复杂、成本高的问题,设计一套基于STM32的机车防滑阀综合性能测试系统。测试系统以ARM Cortex-M3核的STM32为主控制器,采用高速功率驱动电路控制防滑阀内部两个电磁阀的通断,实现防滑阀的充气、排气和保压3种工作状态快速切换。在模拟机车制动的工作条件下,测试系统对防滑阀的密封性、动作响应时间、阶段充排气性能、快速充排气性能、全缓解和排空性能进行测试。其中,采用内部AD转换器进行高速采集,采集频率最高设置为1 MHz;采用功率驱动电路进行电磁阀控制,开关时间为100μs。经过大量重复性实验,并对测试系统进行不确定度评定,测试结果表明:基于STM32的机车防滑阀性能测试系统的性能稳定,满足测试要求。     

涡轮流量计时间常数校准技术研究

为了校准涡轮流量计的时间常数,建立液体阶跃流量试验装置,该装置利用螺杆泵输送流体形成平台流量,采用内啮合齿轮泵输送流体形成阶跃流量分量,通过控制高速电磁阀的开启与关闭实现阶跃流量分量与平台流量的叠加,最终产生阶跃流量。利用皮托管对阶跃流量产生时间进行评估,结果表明阶跃流量上升时间小于9 ms。在不同阶跃工况下对涡轮流量计开展时间常数校准试验,结果表明：涡轮流量计时间常数并非固定值,且受平台流量影响较大,具有随前平台流量增大而减小的趋势,受阶跃流量幅度影响较小;在小流量范围内,实际测量得到的动态流量系数与理论模型推导得到的动态流量系数偏差较大,而在大流量范围内二者较为吻合。最后对时间常数校准结果进行了不确定度评估,最大扩展不确定度约为10 ms(k=2)。研究成果有助于评估流量计动态特性,有望提高非稳态流量测量的准确度。     

BEPCII SSM磁体控制阀箱内氦冷却管线热应力分析

北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCII)超导螺线管磁体(SSM)的控制阀箱是该磁体低温冷却系统的主要设备之一,用来分配、调节和控制超导磁体及其电流引线的冷却介质流量。低温下磁体超导导线及其冷却管会产生冷缩变形,变形量要在控制阀箱内给与补偿。同时阀箱内来流和回流氦冷却管线布置紧凑,需要判断是否要采取措施来补偿冷缩变形。本文运用有限元分析软件ANSYS对BEPCII SSM控制阀箱内冷却管线的热应力进行模拟及分析,从而为该阀箱内冷却管线的设计及布局提供理论依据。     

The effect of clearance control on the performance of an oil-free linear refrigeration compressor and a comparison between using a bleed flow and a DC current bias

A moving magnet type oil-free linear compressor has been designed for applications such as electronics cooling. A control system using a solenoid operated valve was developed for DC offset and axial clearance control. Operation of the linear compressor with a fixed clearance of 0.8 mm was compared with a zero DC offset operation. The fixed clearance operation requires a higher power input.The mean piston position can be controlled by using a DC bias on the drive voltage or by using a bleed flow from the compressor body to the suction side of the compressor. Using a DC bias on the drive voltage induces a higher power loss than using a bleed flow when there is a small radial clearance between the piston and cylinder. This provides evidence that the piston control in a refrigeration system with capacity control should be for a zero DC offset using a bleed flow.     

高压液体流量标准装置研制

为解决民用飞机高压液压油流量计校准问题,研制了高压液压油流量标准装置,标准装置采用高压柱塞泵提供流量源,通过变频调速和比例控制阀配合调节的方法实现流量装置的流量和压力宽范围调节,标准装置以活塞式体积管作为主标准器,实现了高压条件下的流量计校准。利用该标准装置对圆柱齿轮流量计在变压工况下进行校准试验,高压工况下流量计仪表系数与常压工况相差超过5%,证明开展高压变压下流量计计量性能及修正方法研究的重要性,该标准装置的建成为高压下流量计校准及计量性能研究提供了有效的手段,具有很高的实用价值。     

航空充氧车气路系统的优化改造

简介某型航空充氧车气路系统超高压电磁阀的结构和工作原理,分析超高压电磁阀工作时存在的操作维护复杂、故障率高等问题和安全隐患,通过对气路系统进行改造,用超高压球形截止阀代替超高压电磁阀,提高了设备运行的安全性和可靠性。