高溫流量控制閥研究.pdf

1、高溫流量控制閥是某型沖壓發(fā)動機(jī)燃油供給系統(tǒng)的核心部件之一，其性能的優(yōu)劣決定著能否對燃油流量進(jìn)行實時、準(zhǔn)確、穩(wěn)定的控制。流經(jīng)流量控制閥的燃油溫度能夠達(dá)到500～600℃，熱是影響高溫流量控制閥結(jié)構(gòu)、性能的關(guān)鍵影響因素。利用耦合場理論，借助計算工具，研究了高溫流量控制閥的熱力學(xué)特性、高溫閥閥內(nèi)流場特性以及高溫流量調(diào)節(jié)的動態(tài)特性等，并進(jìn)行了試驗驗證。
　　采用多場耦合的方法，對高溫流量控制閥進(jìn)行了熱力學(xué)研究?；跓崃W(xué)理論和彈性力學(xué)理論

2、，建立了高溫閥溫度快速變化時的熱彈耦合模型，并對模型進(jìn)行了數(shù)值求解。以理論分析為基礎(chǔ)，考慮了溫度場和應(yīng)力場的相互作用，利用軟件研究了利用45＃鋼和GH783合金材料制造的控制閥的熱力學(xué)特性，進(jìn)行了溫度場、熱應(yīng)力以及熱應(yīng)變仿真。仿真結(jié)果顯示，GH783合金制造的流量控制閥其熱力學(xué)特性能夠滿足控制閥的要求，流量控制閥閥口邊緣處和閥芯前端的熱應(yīng)力、熱應(yīng)變最大，影響燃油在控制閥閥口處的流動特性，為了降低變形對流量調(diào)節(jié)精度的影響，高溫閥閥口結(jié)構(gòu)改

3、為圓角過渡形式。
　　基于流體力學(xué)和固體力學(xué)的相關(guān)理論，分析燃油與閥芯、閥體之間的耦合作用機(jī)理，建立了高溫燃油流量控制閥的流固耦合模型，分別對流量控制閥流體域和固體域進(jìn)行了分析，建立了高溫流量控制閥的流固耦合方程，并推導(dǎo)出完整的數(shù)值計算方法。在理論分析基礎(chǔ)上，利用計算機(jī)軟件，對高溫流量控制閥進(jìn)行了流場仿真，分析了閥口開度、閥入出口壓力以及燃油流速與控制閥的流量之間關(guān)系，獲得了流量閥在不同壓差和閥口開度下的流量系數(shù)，根據(jù)流量系數(shù)曲線

4、，擬合獲得了流量系數(shù)方程。
　　分析了高溫流量控制閥先導(dǎo)閥的工作原理，建立了先導(dǎo)閥的數(shù)學(xué)模型;通過分析控制閥閥芯的受力情況、閥口的流量特性，建立了流量控制閥主閥的流量方程;結(jié)合兩個模型，建立了高溫燃油流量控制閥的傳遞函數(shù)。采用Matlab/Simulink對壓力閉環(huán)反饋控制和位移閉環(huán)反饋控制兩種方式進(jìn)行了仿真研究，結(jié)果表明，位移閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)快，抗外負(fù)載干擾能力強(qiáng)，控制精度高，但是適應(yīng)的溫度較低。而壓力閉環(huán)反饋控制，雖然

5、精度低于位移閉環(huán)控制，但其可適應(yīng)高溫，系統(tǒng)響應(yīng)時間能夠滿足系統(tǒng)要求，為高溫流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的理想選擇。
　　測試了高溫燃油流量控制閥的熱力學(xué)特性，利用試驗結(jié)果修正了軟件仿真結(jié)果，驗證了仿真結(jié)論的可靠性;測試了高溫燃油流量控制閥控制特性，激勵方式選用正弦激勵和方波激勵兩種方式，分別測試了閥芯位移閉環(huán)反饋控制和波紋管腔控制氣體壓力反饋控制的系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)，并在試驗結(jié)果分析基礎(chǔ)上，修正試驗參數(shù)，最后進(jìn)行了高溫下流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)和流量響應(yīng)