车载高压气动减压阀压力场与速度场研究

分析了氢能源汽车输氢系统的70 MPa两级气动减压过程,取得了两级减压阀各阀腔内部的压力场和速度场分布规律.研究结果表明:两级气动减压阀组的阀腔压力分布可分为上游压力区、中间压力区和下游压力区;第一级减压阀和第二级减压阀的阀口处气体均为超音速流动状态,2个减压阀出口的封闭直角区域均存在低速涡流现象.可以通过计算流体动力学(CFD)方法得到流场分布的数据,为车载减压阀组和锥形阀芯的形状与结构设计提供理论依据.     

大减压比高压气动比例减压阀阻尼孔耦合特性仿真研究

设计了一种大减压比高压气动比例减压阀,采用先导控制方式,通过调节比例电磁铁推力控制减压阀输出压力。通过进气阀芯与先导阀芯联动,调节进入控制腔气量,从而控制主阀芯开度,调整主阀芯节流作用,最终控制减压阀输出压力,达到输出压力与电磁铁推力动态平衡。控制腔的压力受控制腔进气阻尼孔大小、排气阻尼孔大小及进气阀开度影响。为此,建立了该比例减压阀的动力学及热力学数学模型,根据动力学及热力学数学模型搭建比例减压阀系统仿真模型,通过数值仿真分析主阀芯控制腔进气、排气阻尼孔参数与进气阀芯开度间耦合特性对该比例减压阀输出压力的影响,进一步优化该比例减压阀结构,提高减压阀输出压力控制精度及响应速度。本研究对同类型高压气动减压阀优化设计及输出压力控制性能的提高提供一定参考。     

氢能源汽车车载超高压气动减压阀的机理与特性分析

分析了车载超高压气动减压阀的工作机理、基本特性及其影响因素．气动减压阀阀芯与阀套在结构上形成压力反馈腔,将负载压力反馈给弹簧,稳定出口压力．分析结果表明：阀内流道的等效阻尼长度和压力反馈腔体积是影响阀出口压力的重要因素．流道等效阻尼越小,阀口关闭越快,出口压力波动越小;压力反馈腔体积越大,其压力缓冲作用越明显,出口压力波动越小,但延迟时间越长．     

基于CFD的车载高压气动减压阀流场分析

对某氢能源汽车两级高压气动减压阀进行了流场分析。首先分析了车载两级高压气动减压阀的工作过程,采用CFD(计算流体动力学)方法并利用Gambit及Fluent软件研究了阀腔内部的压力场和速度场分布,分析了两个阀口的减压作用,速度场分析结果表明阀内最高流速发生在阀口附件且偏下游的位置。     

电站减温减压器阀杆断裂分析

我厂低温电站的1~#减温减压器在一次切换操作时,发出投用信号后,虽然减压阀的气动执行机构动作了,但减温减压器却不起作用,无法承担热负荷.解体后发现减压阀阀杆在阀芯与阀芯提升杆连接处断裂,阀芯脱落,从而导致1~#减温减压器无法投用.1.减压阀结构减压阀结构示意见图1,主要由阀体、阀杆衬套、杠杆、气动执行机构等零部件组成.其动作过程是,气动执行机构5根据蒸汽热网用户的用汽量变化而动作,并通过杠杆4将阀杆2提起或放下,从而改变了蒸汽室出口的开度,使阀门出口压力发生变化,并与减压阀出口端的节流孔板共同作用,达到降低压力的目的.     

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。     

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。     

电驱高压气动减压阀动态特性仿真研究

设计了一种电驱高压气动减压阀,采用直流电机驱动活塞直动式减压阀,通过调节直流电机的转动角度来控制减压阀的出口压力。减压阀的调压性能受到直流电机控制电压、调压弹簧刚度以及活塞作用面积的影响。为此,建立电驱高压气动减压阀的数学模型,基于MATLAB/Simulink搭建电驱高压气动减压阀的仿真模型,分析直流电机控制电压、调压弹簧刚度以及活塞作用面积对其出口压力的影响,得出电驱高压气动减压阀合理的设计参数,最后对其进行阶跃响应与正弦响应仿真分析。结果表明,电驱高压气动减压阀具有良好的调压精度和动态特性,对同类型气动减压阀的结构设计和优化以及控制特性的改善具有一定的指导意义。     

高压容腔卸压曲线研究及应用分析

针对高压容腔卸压问题,提出了一种通过合理控制油液动量变化来实现快速无冲击卸压的方式。通过建立数学模型和MATLAB计算,得到一种适用于高压容腔快速无冲击卸压的容腔压力与阀芯开口面积的规律曲线。根据这一曲线对新型卸压阀进行了原理设计和阀芯的结构设计,并对卸压阀工作原理进行介绍。通过AMESim组建卸压阀并搭建卸压回路,进行仿真分析,表明:这种卸压方式和卸压阀可满足高压容腔快速无冲击卸压的需求,并为高压容腔卸压提供了一定的理论依据和设计参考。     

具有不均等正开口量的双边滑阀式气动伺服阀特性研究

研究了一种具有均等正开口量或不均等正开口量的双边滑阀式气动伺服阀结构和特性，并作了试验验证。具有均等正开口量的气动伺服阀零位压力为供气压力的80％，零位时泄漏量最大；具有不均等正开口量的气动伺服阀零位压力取决于不均等正开口量大小，且在偏离零位某处时泄漏量最大。理论结果和试验结果十分吻合。     

基于Fluent的不同阀芯与阀体组合的数值模拟研究

从理论上分析液压节流阀的最佳结构形状,利用Fluent软件对不同结构阀芯与阀体组合形式内的流场和压力梯度进行分析。分析得出:单独改进阀座或阀芯时,阀芯对内部流体流动影响较大;在所建立的模型中,双锥面阀座与单锥面阀芯结构的组合阀内流体流动最稳定。     

节流口结构对超高压插装阀液流特性的影响

超高压是液压系统未来发展的方向之一,因此分析超高压液压元件的性能非常重要。针对DN25超高压插装阀3种不同阀芯节流口结构的液流特性进行了分析。以Fluent软件为平台,建立了3种不同节流口结构的DN25超高压插装阀流场有限元模型,结合阀口的节流特性分析了流体的速度场和压力场,得到了不同阀口开度下的流量以及阀芯所受液压力,为超高压插装阀结构设计提供了理论基础。     

船用吹除阀的优化设计与数值研究

基于CFD技术,以静压进口和静压出口作为边界条件,采用标准k-ε湍流模型对8种不同阀芯结构和进口流道形状的船用吹除阀内部流动特性进行数值研究。研究结果表明,阀芯结构对质量流量的影响较小,影响偏差值为0.18kg/s;进口流道形状对质量流量影响较大,影响偏差值为1.41kg/s。阀芯结构对内部流动影响较小,进口形状对内部流动具有较大影响,锥管进口的速度变化梯度高于直管进口,锥管进口涡的强度大于直管进口。船用吹除阀设计时,建议采用Rt=2mm的弧形阀芯和直管进口形式.     

不同阀口形态对内流式锥阀液动力的影响

研究了阀芯和阀座上是否有倒角存在的两种不同阀口形态下，内流式锥阀阀芯所受液动力的特性。采用CFD仿真模拟的方法，分别对两种阀口形态下，阀芯在不同开度、不同流量下所受液动力进行了数值求解，并对其液压阀的压降曲线进行了比较，最后，对仿真结果进行了网格无关性验证。结果表明，随着阀口形态的变化，阀芯所受液动力的方向和大小都相应地发生了改变，而两者的压降几乎没有变化，对于阀芯所受液动力优化有重要指导意义，此外，由网格无关性验证结果可知仿真结果是可靠的。     

一种高压大流量气动定差压力控制阀的研究

介绍一种高压、大流量气动定差压力控制阀及其结构特点 ,对其性能进行了理论分析和实验研究。由于采用了直动膜片式放大结构和气体静压支承原理 ,该阀具有响应灵敏、控制精度高、自适应能力强等优点。目前 ,该阀已用于某发射装置     

超高压大流量气动开关阀的原理和动态特性研究

开关容积减压是为提高效率而提出的一种新型减压方法。对其关键元件超高压大流量气动开关阀的原理、动态特性进行详细的理论和试验研究。利用气动力平衡,解决超高压主阀心驱动力大和响应慢的难题,设计出小流量驱动大开口的超高压大流量开关阀。提出以定容积过程和变容积过程为单元,以控制腔转折点气体压力为标志,对超高压气动开关阀的开启和关闭动态过程进行细分的原则;建立了基于动态过程细分原则的非线性数学模型;分析了超高压气动开关阀动态特性的影响因素、改善措施。仿真和试验表明,所建立的数学模型和理论分析与试验结果是吻合的。     

Transient flow analysis on opening process of pneumatic gas proportional valve with two-solenoid valve

The gas proportional valve (GPV) is a pneumatic pressure regulator, and the change in operating pressure will directly affect the opening and closing condition of the spool. In this study, the procedure for opening the spool is studied. The process of regulating the pressure of the GPV is revealed by the dynamical simulation method. The characteristics of displacement, total pressure and velocity of the spool during opening are analyzed. As time increases, it is found that the turbulence in the downstream of GPV becomes more obvious. In the process of spool movement, the influence of different inlet working pressures on spool displacement is analyzed. With a full open time of less than 1.5 × 10^ (−2) s, the spool reaches the stable state of full opening. In addition, the transient process of outlet flow is also studied. The simulated outlet flow is stable at 152 m³/h for the maximum opening. In order to verify the simulation results, the test of valve flow is carried out on the test bench. The results show that these methods can reduce the design difficulty and provide a reference for further optimization and engineering application of GPV.     

基于双线性插值控制策略的比例流量阀特性研究

当前液压调速阀通常采用机械式压差补偿器或动态流量器等方式实现输出流量的精确控制,但存在机械结构复杂、通流量小,以及输出流量受负载影响大等不足。提出一种基于双线性插值的流量补偿策略,并将该策略应用到以Valvistor阀为主阀的比例流量阀中,形成具有数字流量补偿功能的比例流量阀,其包括主阀、先导阀、压力传感器和流量补偿器,压力传感器的作用是检测反馈主阀进、出口压力;流量补偿器以主阀进、出口压力和设定流量为输入变量,经双线性插值计算后,流量补偿器输出流量校正控制信号,调节先导阀开口以补偿主阀口压差变化对输出流量的影响,从而实现流量的精确控制。建立该比例流量阀的简化数学模型（不考虑流量补偿器）,研究发现输出流量、先导阀输入电压与主阀压差平方根之间存在着线性关系,基于此特征,设计基于双线性插值算法的流量补偿器,并利用仿真和试验对该流量阀的动、静态特性进行研究;结果表明该流量阀输出流量具有良好的静态控制精度且受主阀压差变化的影响较小;若主阀口压差越大,则主阀芯动态响应会越快;对于由负载压力阶跃变化产生的主阀压差而言,若主阀压差越大,则系统流量抗干扰能力随之减弱。     

弹性单向阀阀芯设计与密封分析

非金属阀芯具有安全稳定、生物相容性好的优势,为了拓展非金属弹性阀芯在医用射流中的应用,设计双突起结构的聚氨酯材料的单向阀阀芯结构代替金属阀芯和弹簧,从而实现对流体介质的控制。基于弹性材料的非线性力学响应,利用Ansys Workbench进行不同预压缩量下的计算分析。结果表明:设计的非金属单向阀阀芯预压缩量为0. 1 mm时阀芯密封效果最佳;针对弹性阀芯,最大等效应力出现的位置与最大形变位置存在一定差异,设计过程中应当分别考虑。流体和弹性材料相互作用过程中流场的变化和阀芯的关键承载部位,内环突起的尺寸、加工质量和材料性能将决定弹性阀芯的动密封性能。