迷宫-对冲组合式最小流量阀流道设计研究

电站给水泵最小流量阀长期处于高温、高压等恶劣工况环境下工作，阀内极易出现空化汽蚀、冲刷泄漏等问题，将会影响阀门的使用寿命。为了提高阀门的降压和控速能力，本文基于迷宫式最小流量阀的流动特点，提出了一种新型盘片结构，利用数值模拟方法对迷宫式、对冲式和迷宫-对冲组合式流道结构的流动特性进行研究，得到了三种流道内部压力和速度的分布情况。结果表明：在相同条件下，迷宫式流道结构有利于降压，但出口流速大，对冲式流道结构有利于控速，新型迷宫-对冲流道既能保证降压又能控制速度。     

空间转角蚁穴式调节阀复合降压结构设计及仿真分析

空间转角蚁穴式调节阀(ATE调节阀)降压结构复杂,其空间转角蚁穴式节流元件(ATE节流元件)流道融合了转折、扩张、汇合、分流和对冲等流动过程。通过CFD流场仿真,研究在不同压力等级下ATE节流元件级间压力、速度、流量及气体体积分数随降压级数、流道形状、流道关键结构尺寸等参数的变化规律。压降特性仿真结果表明,ATE节流元件能够将一次较大的压降分解成多次的小压降,逐级降压过程压降线性度良好。同时ATE节流元件关键结构参数的仿真研究表明,级间距为7 mm时空化最小,渐缩型节流元件空化程度最小,腰型槽为3 mm时节流元件空化程度最小,出口沉槽倒角不会降低空化程度,增大出口沉槽过流面积会导致空化程度增加。最后搭建了ATE节流元件测试平台,对节流元件在不同压降条件下的压力和流量进行了测试,ATE节流元件级间压力测试与仿真结果的最大误差不超过8%,流量误差平均值约为10%,试验测试与仿真计算结果具有较好的一致性,试验验证了仿真计算的准确性。     

多级降压高压差调节阀设计及流场数值模拟研究

本文介绍了一种多级降压高压差调节阀的结构及工作原理。使用SolidWorks软件建立流道三维模型,并用网格划分软件对模型进行离散化处理,按实际工况参数设定边界条件,通过CFD流体动力学软件对阀门内部流场进行数值模拟。分别对阀门流量模拟计算,降压级数确定,对其压力场、速度场分布进行了分析。结果表明多级降压结构设计能够有效实现压力的渐变,有效地避免汽蚀现象的发生,防止冲刷、气蚀,延长使用寿命。     

锅炉给水泵最小流量调节阀结构设计与仿真

为了研究某新型给水泵最小流量调节阀的流场特性,利用CFD仿真技术对最小流量阀进行流场分析。对最小流量阀的迷宫碟片进行优化设计和试验,并对最小流量阀整体模型进行流通性能验证。分析结果表明,迷宫流道能够很好地实现降压和控速要求,阀门整体流通性能良好,满足工况需求。     

多级降压调节阀流激振动特性分析

分析某管路系统多级降压调节阀的流激振动问题,仿真得到调节阀小开度、中等开度、全开3种工况下压力、速度、漩涡速度云图、压力脉动时域与频域特性曲线及流激振动频率范围.利用热流固耦合模态分析得到调节阀固有频率.将流激振动主频与固有频率相对比,验证调节阀工作可靠性.分析得出:随着开度增大,各级降压效果明显,大涡逐渐形成小涡,且...     

迷宫式调节阀流量特性的数值模拟

为了研究迷宫式调节阀的流量特性,利用CFD方法对其内部流场进行了模拟,得到流场中压力和速度分布,计算流量系数并得到流量特性。模拟试验结果表明迷宫流道结构能达到均匀降压,调节阀流量特性为线性,符合预期目标。     

基于多目标遗传算法和反向传播神经网络的调节阀流道结构优化

以往的研究中，只针对调节阀迷宫流道结构和内部流场特性进行了分析，但对迷宫流道抗空化性能和流通性能的优化设计较欠缺。为了满足阀门实际工程中的设计需求，迷宫式调节阀需要具有流道抗空化性能和流通性能。为此，提出了一种基于多目标遗传算法(MOGA)和反向传播神经网络(BPNN)的方法，对调节阀迷宫流道进行了结构优化，提高了迷宫流道的抗空化性能和流通性能。首先，基于对冲耗能原理和多级降压原理，设计了弧形对冲式迷宫流道，并建立了流体力学仿真计算的数学模型；然后，利用计算流体动力学(CFD)仿真软件，对模型进行了空化仿真，根据仿真的数据构建了BPNN代理模型，通过结合Sobol敏感度分析方法与代理模型，分析了迷宫流道各参数对仿真结果的影响，采用多目标遗传算法，优化了迷宫流道的结构；最后，搭建了实验测试平台，测量了迷宫流道的阻塞流曲线，对比分析了测试结果与仿真结果。研究结果表明：采用优化算法得到的迷宫流道最大流量由0.087 6 kg/s提高到0.117 4 kg/s,提高了34%;线性压差由762.163 kPa提高到811.280 kPa,提高了6%;优化的迷宫流道实际最大流量为0.115 9 k...     

煤液化调节阀流场演变特性的测试与分析

利用粒子图像测速技术（particle image velocimetry,简称PIV）和涡量分析原理对调节阀不同工况下的流场信息进行测量,研究了进口压力对液压调节阀速度场、涡量场及湍动能的影响。结果表明：调节阀节流口处有对冲射流,其在阀芯头部下游汇合后形成向下游的整体喷射;节流口下游的油液轴向速度先减小后增大,在喉部末尾处附近趋于稳定;在靠近壁面区域油液径向流动速度都较低,在流道中心区域流动速度较高;阀芯头部和下游流道存在由速度梯度引起的介质回流旋涡,高涡量区域主要分布在阀芯头部和壁面处,强的正涡与负涡呈2条斜形宽带分布;阀芯头部为高涡量区且具有贴壁特征,壁面附近高涡量区向下游延展;随着调节阀进口压力的增大,阀口流量、流场高速分布区域、旋涡的强度和尺度以及湍动能均随之增大。     

迷宫式最小流量调节阀的流动特性研究

将迷宫式最小流量调节阀的流道分解为串联型和并联型流道,首先对其节流降压特性分别进行模型试验,分析流体在流道中的压力分布特性,然后根据压力分布特性,对串联型流道进行优化设计和试验,最后通过模型试验,研究了两种流道的阻力特性.研究表明,在入口流量相同的条件下,串联型迷宫流道节流产生压降大,并联型迷宫流道产生的压降小,但是降压过程更平缓;通过对串联型流道进行优化设计,克服了串联流道中因面积增加过大所导致的缩流现象;阻力特性试验表明,串联型流道的阻力系数较并联型流道大.     

最小流量调节阀内部流场及流量特性模拟研究

通过数值模拟的方法,模拟高压差运行工况,对设计的最小流量调节阀的调节特性进行分析研究。模拟试验的结果表明迷宫流道结构能达到均匀降压,提高节流副的阻力系数,减小流体在阀门流道中产生汽蚀的可能性,为保证阀门的使用寿命和可靠性提供理论依据。     

基于虚拟样机的轴向柱塞泵动态特性仿真研究

为研究轴向柱塞泵的动态特性,理论分析了其运动特性和流量脉动特性,并基于ADAMS与AMESim软件建立了某型柱塞泵的虚拟样机模型。通过联合仿真得到了不同转速下的柱塞位移、速度、加速度曲线,不同转速、斜盘倾角下的流量脉动曲线,以及不同负载下的传动轴转矩、泵出口压力曲线。研究结果表明:为减小柱塞泵的振动与噪声,其转速应限制在一定范围内;适当提高转速、减小斜盘倾角可减小流量脉动。研究结果可为柱塞泵结构优化提供参考依据。     

有源先导级控制的电液比例流量阀特性研究

针对现有技术采用压差补偿器或插装式流量传感器控制流量,会降低阀的通流能力,增加系统的功率损失和发热;大流量场合只能通过阀开口面积间接控制流量,受负载变化影响控制精度低;低工作压力范围可控性差、动态响应慢;大通径采用三级结构,构造复杂等问题,提出用小功率伺服电动机驱动小排量液压泵/马达(有源)、结合液压晶体管(Valvistor),构造新的低能耗、高可控的电液比例流量阀。该方法可扩大阀的流量控制范围,提高阀在低压时的动态响应。建立阀的静态数学模型,分析获得影响阀负载流量特性最主要的因素是反馈节流槽预开口量大小;进一步建立阀的动态数学模型,获得主阀芯稳定条件。根据阀的结构组成,建立阀的仿真模型,仿真分析主阀各参数对主阀性能的影响。结果表明,反馈节流槽预开口量越小,主阀负载流量特性越好;主阀口压降越大,主阀芯响应越快;但由动态数学模型可知主阀口压降太大且先导流量较小时,阀的稳定性也会降低。研究也表明,在保证主阀良好的动态特性前提下,可通过使先导泵/马达转速随负载压力变化,实现对阀的流量补偿,从而改善阀的负载流量特性。     

胶乳分离机高速转鼓内流场的数值分析

为了得到胶乳分离机高速转鼓在离心力场作用下的内部流场规律,建立胶乳物理特征、转鼓结构及转速与流场压力、速度之间的相互关系。基于FLUENT软件,对仿真建模、边界条件设置、计算方法进行了研究;选择混合多相流和层流模型,利用转鼓流场二维模型对内部流场进行了数值模拟,分析得到了流场的压力云图、速度云图以及出流区速度矢量图,定量评价了不同转速下流场压力、速度的变化,提出了一种利用特征参数验证模型的方法。分析结果表明:转鼓内流体压力、速度与流体所处半径成正比,流体速度、压力分别与转鼓转速呈一次、二次正比例关系,在工作转速下最大液体压力为10.4 MPa,重相出流区比轻相出流区存在更明显的漩涡现象,碟片间隙内液体流动状态为层流,仿真结果与理论计算值、文献压力数据及特征参数实测值较一致,验证了分析模型和分析方法的有效性。本研究为胶乳离心分离工艺、转鼓流场及结构优化提供了理论依据和分析方法。     

基于转矩控制的变转速定量泵压力控制方法

变转速电液泵可以大幅提升液压动力源能效,但采用变转速电机驱动定量泵作为动力源时,通过控制转速实现压力控制,难以适应流量快速大范围变化的工况。为解决这一问题,采用电机转矩控制液压泵输出压力,实现动力源与流量无关的压力控制。与变转速控制相比,电机转矩属于控制内环,响应速度快;由于泵输出压力与其排量的乘积基本等于电机的输出转矩,控制更为直接。考虑到泵输出压力与电机输出转矩的非线性关系,在前馈控制的基础上,引入压力偏差反馈,实现压力的高精度控制。建立电机转矩控制模型及液压系统模型,对提出的控制方法进行验证。结果表明:采用电机的转矩控制压力,压力响应时间降低到40 ms,静态特性曲线回程误差小于2%。     

基于ANSYS的啮合异向旋转双螺杆反应器三维流场数值模拟

利用ANSYS/CFD程序对双螺杆反应器异向啮合螺纹元件进行了三维等温非牛顿流场分析,求出了无物料在反应器中的速度和压力分布规律以及螺杆特性曲线的分布。计算结果表明,在螺棱处,在啮合区的物料具有较大的压力梯度和速度梯度;流量和螺杆转速成正比,流量和流道两端的压差成反比。     

液黏离合器旋转动密封泄漏特性试验研究

为探究并改善液黏离合器旋转动密封的泄漏特性，采用Tr1-6Kr-22A变速试验台开展其密封性能试验，对比分析操作参数和结构参数对各个泄漏通道泄漏量的影响规律。结果表明：操纵油泄漏量整体偏大，润滑油泄漏通道受压力影响最小；随着操纵油压力的增加，各泄漏通道泄漏量亦随之上升，但高压工况下泄漏量增势平缓；各泄漏通道泄漏量与转速存在正相关关系，但油压对密封泄漏量影响较转速更为明显；密封环带宽度对泄漏量影响较大，较宽的密封环带可有效降低密封总体泄漏量；采用较宽密封环带的试验工装各个通道泄漏量最小，且受操作参数影响较小，适用于压力波动较大的场合，而在转速波动较大时密封泄漏量出现阶跃特性。     

某超高压电磁球阀流场特性分析

目前高速高压是液压系统的发展方向之一,其中液压元件的超高压化在提升液压系统功重比的同时,也会带来一系列新的问题。针对某超高压电磁球阀流量及阀芯受力情况难以测量的问题,建立物理模型,采用CFD方法对电磁阀开启过程进行仿真。通过流场的有限元分析,得到阀芯所受液压力、流量随阀口开度的变化曲线及压力、速度变化云图,进一步分析了阀口流量饱和特性,并结合分析结果对电磁球阀流道结构的进一步优化设计提出理论支持。     

调速型液力偶合器制动工况流场分析

基于三维多相流动理论和计算流体动力学(CFD),对调速型液力偶合器制动工况下的非稳态两相流动进行数值模拟。结果表明:泵轮流道的压力分布较规律,沿径向成比例逐渐增大,而涡轮流道的内部流动则较复杂;涡轮吸力面出现了小范围的不规则流动现象;中间轴面的速度分布较复杂,涡轮速度小于泵轮速度;Interface中部的低速区出现降低偶合器效率的二次流。对调速型液力偶合器制动工况进行流场分析,揭示其泵轮和涡轮的流场流动规律和特性,有助于指导液力偶合器的设计,提高偶合器的性能。     

某型导弹发射筒安全阀设计及动态特性仿真分析

安全阀是导弹发射筒装置上的一个重要元件,用于导弹发射后发射筒的安全卸压,从而对导弹发射筒及空气压缩机起到保护作用。针对某型导弹发射筒超压泄放的特定需求,设计出一种新型发射筒安全阀,并在此基础上建立其AMESim仿真模型,对其动态特性进行仿真分析,得到安全阀流道直径、容积腔体积、阀芯质量和弹簧刚度对该安全阀入口压力、流量、阀芯速度及阀芯振幅的影响规律。结果表明:在满足压力和流量要求的前提下,流道直径、容积腔体积和阀芯质量越小,弹簧刚度越大,阀芯振幅和速度波动越小,安全阀动态稳定性越好。     

Novel liquid flow sensor based on differential pressure method

In this article, a novel liquid flow sensor which is composed of a special structure conduit main body and a differential pressure sensor was designed, fabricated, and calibrated. The conduit main body includes an inlet channel section with a branch conduit connecting one end of the pressure sensor, a throat channel section, and an outlet channel section with a branch conduit connecting another end of the pressure sensor. The basic principle is to employ a differential pressure sensor to measure the pressure difference between the inlet channel and outlet channel of the conduit main body when fluid passes through it. The pressure difference between the two ends of the differential pressure sensor (i.e., the two branch conduits located in the inlet and outlet channel sections) is of either forward or backward flow and directly interrelates with the volume flow rate (mass flow rate or flow velocity) via the conduit main body, so the volume flow rate or mass flow rate or flow velocity can be calculated and the flow direction can be determined from the detected pressure difference. This liquid flow sensor is characterized by using only one differential pressure sensor of a simple structure, the error of which is less than 1%.