復(fù)雜通道比例流量閥的數(shù)值模擬

闡述了電液比例流量閥的工作原理,通過對(duì)比例流量閥的simulink仿真,觀察比較在不同的電流下復(fù)合泵的動(dòng)態(tài)特性,為提高復(fù)合泵的效率和響應(yīng)時(shí)間為達(dá)到節(jié)能提供了理論基礎(chǔ)。

對(duì)marrota閥的工作原理進(jìn)行研究,根據(jù)其工作原理,加入了控制部分并建立了數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上應(yīng)用matlab的simulink模塊進(jìn)行控制系統(tǒng)的仿真。并通過對(duì)仿真結(jié)果的分析研究來驗(yàn)證數(shù)學(xué)模型的正確性,為引入更為復(fù)雜的控制算法打下基礎(chǔ)。

介紹了一種二級(jí)控制先導(dǎo)型大流量力反饋比例流量閥。

為解決原始電液比例節(jié)流閥(結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但剛性差)負(fù)載變化大的執(zhí)行元件的速度穩(wěn)定性問題,基于valvistor型液壓插裝閥的流量反饋原理,設(shè)計(jì)了具有較好的動(dòng)靜態(tài)特性的插裝式流量反饋型電液比例流量閥,用位移傳感器檢測(cè)先導(dǎo)閥的位移,并對(duì)該原理的比例流量閥的動(dòng)靜態(tài)特性作了仿真分析,驗(yàn)證所提原理的正確性。

利用虛擬樣機(jī)技術(shù),對(duì)所設(shè)計(jì)的電液比例控制流量閥的工作過程進(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真,并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化,使其在滿足工作壓力和流量的情況下,使制造閥的材料成本最低。

流量閥

以角式調(diào)節(jié)閥為研究對(duì)象,應(yīng)用cfd軟件對(duì)其內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了三維數(shù)值模擬,得到了流量特性曲線、流道內(nèi)的速度場(chǎng)及壓力場(chǎng)分布。通過不同流向時(shí)的流動(dòng)特性對(duì)比分析,說明流閉型可相對(duì)提高流量系數(shù)。

針對(duì)南水北調(diào)天津段對(duì)水流控制的特殊要求,考慮了大口徑環(huán)噴式流量調(diào)節(jié)閥的不規(guī)則幾何形狀和各結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)其性能的影響,采用基于非結(jié)構(gòu)、交錯(cuò)網(wǎng)格的有限體積法求解用k-ε兩方程模型封閉的雷諾平均n-s方程組,對(duì)其進(jìn)行了二維數(shù)值模擬,得到了閥內(nèi)流場(chǎng)的分布,并以此為基礎(chǔ),從減小過閥損失、減小渦量、預(yù)防汽蝕的角度,對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化.

為了提高風(fēng)量調(diào)節(jié)閥的耐磨性能,基于多孔射流擴(kuò)散及疊加原理,提出一種耐磨風(fēng)量調(diào)節(jié)閥,其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是閥芯由活動(dòng)多孔板及具有導(dǎo)流板的固定多孔板組成.利用rngk-ε模型分別對(duì)耐磨風(fēng)量調(diào)節(jié)閥及傳統(tǒng)插板閥氣相流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬與分析比較,研究結(jié)果表明:在耐磨風(fēng)量調(diào)節(jié)閥的出口處流場(chǎng)分布比較均勻,而插板閥在出口處存在嚴(yán)重的偏流及回流現(xiàn)象,氣流均勻程度很差,所提出的耐磨風(fēng)量調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)是合理的,具有較好的耐磨性能.

在詳細(xì)分析線性流量閥工作原理的基礎(chǔ)上,應(yīng)用平面解析幾何、微積分等相關(guān)概念,給出了不存在呈嚴(yán)格線性的流量閥的數(shù)學(xué)論證.在設(shè)計(jì)近似線性流量閥時(shí),首先構(gòu)造了"線性誤差函數(shù)"用以刻畫"過流面積"與角度之間的線性誤差.之后在分析內(nèi)孔為對(duì)稱直線、對(duì)稱1/2次曲線的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)出內(nèi)孔為倒"s"形內(nèi)孔曲線圖,通過最小化線性誤差函數(shù),得到內(nèi)孔曲線的最佳參數(shù).最后針對(duì)外孔有磨損時(shí),給出了設(shè)計(jì)方案.

用商業(yè)軟件模擬復(fù)雜層板中冷卻介質(zhì)流動(dòng)特性,以粒子圖像速度(piv)測(cè)量技術(shù)獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),驗(yàn)證所選擇的數(shù)學(xué)模型和數(shù)值方法。實(shí)驗(yàn)是在確定的徑高比1及入口雷諾數(shù)4.1×104下進(jìn)行的。用驗(yàn)證的數(shù)學(xué)模型及數(shù)值方法,向上下擴(kuò)展雷諾數(shù)至2.05×104及8.2×104,改變層板徑高比至0.5及2.0,模擬這兩個(gè)參數(shù)變化對(duì)層板內(nèi)冷卻介質(zhì)流場(chǎng)的影響。模擬結(jié)果指出:在相同的徑高比下,入口雷諾數(shù)的改變對(duì)層板內(nèi)冷卻介質(zhì)流動(dòng)特性影響很小;相反在相同的入口雷諾數(shù)下,徑高比改變對(duì)層板內(nèi)冷卻介質(zhì)流動(dòng)特性有明顯的影響。

為研究復(fù)雜采空區(qū)的穩(wěn)定性,在前期現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、現(xiàn)場(chǎng)原巖應(yīng)力測(cè)定、室內(nèi)力學(xué)試驗(yàn)及巖體力學(xué)參數(shù)工程處理的研究基礎(chǔ)上,應(yīng)用現(xiàn)代仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù),采用flac3d方法對(duì)龍橋鐵礦空區(qū)形成過程及采空區(qū)穩(wěn)定性進(jìn)行模擬計(jì)算和預(yù)測(cè)分析,研究表明:采空區(qū)形成后,空區(qū)四周各角隅處首先達(dá)到極限剪切破壞狀態(tài),隨著采空區(qū)的增大,角隅處破壞區(qū)域逐步延深擴(kuò)大,頂板中央拉應(yīng)力分布逐漸明顯,最終變?yōu)槔瓚?yīng)力破壞;采場(chǎng)周邊圍巖位移最大,往外距離開挖邊界越遠(yuǎn),圍巖位移就越小,且采場(chǎng)上盤圍巖位移比下盤圍巖要大得多,圍巖移動(dòng)方向均指向采空區(qū);在采場(chǎng)頂板以上形成圍巖移動(dòng)位移等值拱;采空區(qū)頂頂中央點(diǎn)下沉量最大,向空區(qū)側(cè)面急劇降低,空區(qū)以外點(diǎn)的下沉量變化較小,且距空區(qū)越遠(yuǎn)下沉量越小;采空區(qū)一半高度的水平斷面上圍巖以垂直向下位移為主.

建立寬淺河道與管道水流的二、三維嵌套的數(shù)學(xué)模型,對(duì)基本的控制方程、方程的數(shù)值離散格式和求解方法、嵌套連接和初始邊界條件等問題進(jìn)行研究。利用上述方法對(duì)某工程實(shí)例進(jìn)行計(jì)算,在寬廣水域上給出了水力要素的平面分布,在復(fù)雜邊界強(qiáng)三維流動(dòng)的計(jì)算區(qū)域得到其三維運(yùn)動(dòng)特性。計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)資料進(jìn)行了比較,兩者吻合較好,說明嵌套連接的二、三維數(shù)學(xué)模型是解決某些實(shí)際工程問題的一種可靠的和有效的工具。

針對(duì)現(xiàn)有的機(jī)械自力式恒流量控制閥進(jìn)行分析,提出了一種優(yōu)化設(shè)計(jì)方案?；趂luent軟件提供的計(jì)算方法和物理模型,對(duì)優(yōu)化之后的恒流量控制閥進(jìn)行數(shù)值模擬。結(jié)果表明,擋環(huán)結(jié)構(gòu)對(duì)流量閥的控制性能有重大影響,新的恒流量控制閥閥芯受力-位移特性曲線最大線性誤差滿足設(shè)計(jì)要求。

設(shè)計(jì)了一種具有機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通流能力強(qiáng)、流量控制精度高的大口徑自力式流量平衡閥模型,采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型和simple算法對(duì)模型在不同閥芯位移下的流動(dòng)特性進(jìn)行了數(shù)值模擬,且搭建高精度動(dòng)態(tài)流量平衡閥流量壓差特性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)設(shè)計(jì)的恒流量平衡閥實(shí)物模型進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,結(jié)果表明該平衡閥具有低能耗和精度高的特點(diǎn)。

以連續(xù)性方程、三維雷諾平均ns方程和基于各向同性渦黏性理論的kε方程組成多級(jí)套筒調(diào)節(jié)閥內(nèi)部流動(dòng)數(shù)值模擬的控制方程組,依據(jù)數(shù)值計(jì)算要求,設(shè)定適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件,采用結(jié)構(gòu)與非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格相結(jié)合有限體積法對(duì)控制方程組進(jìn)行離散;應(yīng)用cfd軟件對(duì)多級(jí)套筒調(diào)節(jié)閥內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行內(nèi)三維湍流流動(dòng)數(shù)值模擬,分別對(duì)其壓力場(chǎng)、速度場(chǎng)和跡線分布進(jìn)行了分析。結(jié)果表明多級(jí)套筒結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)能較好地改進(jìn)閥內(nèi)流動(dòng)狀況,實(shí)現(xiàn)壓力的漸變,有效地避免汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生。在設(shè)計(jì)過程中引入了cfd仿真實(shí)驗(yàn),研究了多級(jí)套筒調(diào)節(jié)閥的流量特性,提高了樣機(jī)試制的成功率,縮短了開發(fā)周期,降低了成本,從而為多級(jí)套筒調(diào)節(jié)閥的設(shè)計(jì)與研究提供借鑒。

采用分區(qū)拼接網(wǎng)格技術(shù),對(duì)dlr-f6機(jī)翼/機(jī)身/掛架/短艙復(fù)雜組合體進(jìn)行拼接網(wǎng)格分布。并采用mentersst湍流模型,通過求解navier-stokes方程,對(duì)該組合體外流場(chǎng)以及發(fā)動(dòng)機(jī)短艙內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行了一體化數(shù)值模擬,與相應(yīng)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分區(qū)搭接網(wǎng)格計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較與分析,驗(yàn)證了拼接網(wǎng)格技術(shù)的高效性與可靠性。同時(shí)通過分析對(duì)比不同插值方法的計(jì)算結(jié)果,研究了插值方法對(duì)拼接精度的影響;通過分析對(duì)比幾組不同的拼接網(wǎng)格算例,總結(jié)出了3個(gè)拼接網(wǎng)格的基本實(shí)施準(zhǔn)則。證明了拼接網(wǎng)格能夠大幅度減小計(jì)算網(wǎng)格數(shù)目,可以更加靈活地分布網(wǎng)格節(jié)點(diǎn),這樣既可以縮短計(jì)算時(shí)間,又可以降低對(duì)內(nèi)存的需求,提高了計(jì)算效率;同時(shí)無論整體的力系數(shù),還是局部的壓力分布流場(chǎng)細(xì)節(jié)都能夠滿足工程精度。

以典型的gdx-11車輛底板型材為例進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),在simufact9.0商業(yè)軟件平臺(tái)上,采用基于euler網(wǎng)格描述的有限體積法,實(shí)現(xiàn)了大斷面復(fù)雜截面鋁型材擠壓過程的數(shù)值模擬,獲得了擠壓過程中金屬的流動(dòng)變形行為.通過模擬發(fā)現(xiàn):采用原始模具擠壓時(shí),型材出口處的流速極不均勻,斜筋處出料困難,通過對(duì)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改及優(yōu)化,在斜筋入口處增加引流槽及適當(dāng)調(diào)整分流孔和工作帶的尺寸,最終模擬擠出合格的型材,型材端面平整,出口處的流速均勻.

數(shù)字式比例壓力流量復(fù)合閥及其應(yīng)用陳家素＊張治宇＊＊比例壓力流量復(fù)合閥，也稱ｐｑ閥。是將壓力控制和流量控制有機(jī)地結(jié)合在同一個(gè)閥塊內(nèi)，既可對(duì)系統(tǒng)壓力進(jìn)行比例調(diào)節(jié)，又可對(duì)輸出流量進(jìn)行比例控制，最大限度地簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。近年來，國(guó)內(nèi)加緊了對(duì)比例壓力流量復(fù)合閥的開...

探討線性流量閥維修時(shí)的內(nèi)筒設(shè)計(jì)問題.首先針對(duì)閥體內(nèi)孔為外孔圓的外接正方形的情況,建立一種正方形截割模型,在此模型下過流面積與內(nèi)筒旋轉(zhuǎn)角之間為非線性關(guān)系,并計(jì)算出此非線性關(guān)系與嚴(yán)格線性關(guān)系間的誤差.然后將內(nèi)、外孔半圓沿直徑方向等間距分割成n個(gè)帶形區(qū)域,根據(jù)過流面積與旋轉(zhuǎn)角在主要工作區(qū)內(nèi)成線性關(guān)系的條件,研究?jī)?nèi)孔與外孔帶形區(qū)域的關(guān)系,通過建立反向和正向分段割補(bǔ)模型,找到了比較令人滿意的內(nèi)筒孔形狀.

對(duì)“過流面積”與旋轉(zhuǎn)角度之間是否具有嚴(yán)格線性關(guān)系進(jìn)行論證,針對(duì)外筒孔發(fā)生輕微磨損的情況,基于最佳線性近似原則,給出了相應(yīng)的解決對(duì)策。

從理論上證明了不存在使過流面積與移動(dòng)距離成線性關(guān)系的圖形,同時(shí)得到了內(nèi)筒孔形狀的特點(diǎn).并給出了兩種具體設(shè)計(jì)方案.方案i中,簡(jiǎn)化曲線段設(shè)計(jì),直接使每一個(gè)曲線段與圓上對(duì)應(yīng)的弧相同,在滿足線性區(qū)間最大面積達(dá)到最大范圍的85%的條件下求得內(nèi)筒孔形狀的初始寬度為a=0.372r,這時(shí)線性區(qū)間達(dá)到最大范圍區(qū)間的77.3%.方案ii中用位圖離散化表示外筒孔和待設(shè)計(jì)的內(nèi)筒孔,用matlab編程模擬兩個(gè)圖形相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)過流面積的變化的同時(shí)描繪出內(nèi)筒孔的形狀.內(nèi)筒孔的初始寬度a=0.196r,此時(shí)得到的連續(xù)線性區(qū)間達(dá)到最大范圍區(qū)間的98.55%,線性區(qū)間的最大面積達(dá)到最大范圍的99.02%.文章的最后比較了兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn).