比例式气液两相高温燃料流量调节阀的研究

论文摘要

燃油供给控制是超燃冲压发动机控制的重点,它对提高发动机的效率、改善发动机的工作模态具有重要的意义。由于采用吸热型碳氢燃料作为冷却剂,高温时燃油会出现两相流状态,将改变燃油的密度、粘度,这对燃油供给设计带来了很大的压力。因为燃油密度变化较大,控制燃油质量流量将比较困难。因此,为更好的控制燃料流量,研究两相流特性是十分必要的。在此高温条件下,普通材料的流量调节阀因受热不均,膨胀量不一致,将产生阀芯卡死或泄漏量增大等问题。为克服这些问题,本课题使用GH783合金加工比例流量阀。本文对比例式气液两相燃料流量调节阀进行了研究和分析。使用有限元软件Fluent建立了阀的两相流模型,分析两相流质量流量、压力和阀芯位移之间的关系,修正阀口流量系数。根据比例阀的受力分析,建立了比例阀的动、静态数学模型,并根据Fluent仿真结果修正数学模型参数,使用Matlab进行了仿真,对高温流量阀的静、动态特性进行了仿真研究,得出流量阀在常温和高温时几种工况下的比例特性曲线、流量—压差曲线和阶跃响应曲线,并比较不同工况下的特性曲线。搭建了试验台,分别在常温与高温条件下进行阀的特性试验研究,给出了比例阀的比例特性曲线,并与仿真结果进行了比较。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 冲压发动机供油系统研究现状
• 1.2.2 两相流研究现状
• 1.2.3 计算流体力学的发展
• 1.2.4 比例阀及伺服阀研究现状
• 1.3 课题来源与主要研究内容
• 第2章 比例式气液两相高温燃料流量调节阀的数学模型
• 2.1 比例式气液两相高温燃料流量调节阀的工作原理
• 2.2 阀口流量特性有限元数学模型
• 2.2.1 控制方程
• 2.2.2 湍流模型方程
• 2.2.3 阀口流量模型
• 2.3 比例电磁铁模型
• 2.3.1 比例电磁铁动态数学模型
• 2.3.2 比例电磁铁静态数学模型
• 2.4 比例式气液两相高温燃料流量调节阀整体模型
• 2.4.1 比例式气液两相高温燃料流量调节阀的动态数学模型
• 2.4.2 比例式气液两相高温燃料流量调节阀的静态数学模型
• 2.5 本章小结
• 第3章 比例式气液两相高温燃料流量调节阀的仿真
• 3.1 Fluent仿真软件简介
• 3.2 比例式气液两相高温燃料流量调节阀的Fluent仿真
• 3.2.1 几何模型
• 3.2.2 Fluent求解器设置
• 3.2.3 仿真结果分析
• 3.3 Matlab软件简介
• 3.4 比例式气液两相高温燃料流量调节阀的Matlab仿真
• 3.4.1 静态特性仿真
• 3.4.2 动态特性仿真
• 3.5 本章小结
• 第4章 比例式气液两相高温燃料流量调节阀的特性试验
• 4.1 试验原理及步骤
• 4.1.1 试验原理
• 4.1.2 试验步骤
• 4.2 试验台主要元件介绍
• 4.3 试验结果与分析
• 4.3.1 比例阀试验结果
• 4.3.2 试验结果分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢