伺服阀喷嘴射流piv测量系统的研制及流场分析

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1、硕士学位论文伺服阀喷嘴射流PIV测量系统的研制及流场分析DEVELOPMENTOFPIVMEASUREMENTSYSTEMFORSERVOVALVENOZZLEJETANDFLOWFIELDANALYSIS许淑红哈尔滨工业大学2015年7月国内图书分类号：TP206+.1学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文伺服阀喷嘴射流PIV测量系统的研制及流场分析硕士研究生许淑红：导师潘旭东副教授：申请学位工学硕士：学科机械制造及其自动化：所在单位机电工程学院：答辩日期2015：年7月

2、授予学位单位哈尔滨工业大学：ClassifiedIndex:TP206+.1U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDEVELOPMENTOFPIVMEASUREMENTSYSTEMFORSERVOVALVENOZZLEJETANDFLOWFIELDANALYSISCandidate：XuShuhongSupervisor：AssociateProf.PanXudongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEng

3、ineeringMechanicalManufacturingandSpeciality：AutomationAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：July,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要喷嘴是双喷嘴挡板伺服阀的关键部件，其加工质量的检测及配对是一个决定伺服阀整体性能的重要问题之一。目前在伺服阀生产过程中

4、普遍采用压差-流量特性检测其加工质量并为配对过程提供依据。但有些用压差-流量特性检测合格并配对成功的喷嘴，应用在伺服阀整阀上并不合格，因此必须探索更为精密的检测方法。粒子图像测速技术PIV(particleimagevelocimetry)是一种先进的流场测量技术。它能无接触式的测量出瞬态全场的速度信息，且有着较高的精度和分辨率。应用PIV测量技术对喷嘴进行实验研究，能够从流场的角度去分析喷嘴的质量。本文进行了伺服阀喷嘴射流PIV测量系统的研制，主要进行了以下工作。分析了喷嘴射流流场的流动状态、PIV测

5、量系统的基本原理及基本组成，针对PIV测量技术的特点，搭建了喷嘴射流的实验平台，进行了稳压油源的设计、喷嘴工装的设计等。对示踪粒子做了散射性和跟随性分析，指出了其影响因素，选择了几种液态流场中常用的示踪粒子，对其在喷嘴射流流场中的跟随性做了定量计算，最终确定了一种粒子作为喷嘴射流流场的示踪粒子。基于Matlab的GUI平台，编写了PIV的流场分析软件系统，选择了两种互相关算法，基于快速傅里叶变换的Willert算法和迭代多重网格算法，并用涡旋场的PIV粒子图像对软件进行了验证，得出了涡旋场的速度矢量分布

6、，证明了软件的实用性。研制了针对伺服阀喷嘴射流的PIV测量系统，利用此系统对喷嘴进行了PIV测量实验，获得了喷嘴射流流场的粒子图像，经过分析处理，得到了喷嘴射流流场的速度矢量分布图，根据瞬态全场的速度分布，对流场做了简要分析。关键词：PIV；互相关算法；射流流场；伺服阀喷嘴-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractNozzleisakeycomponentofdouble-nozzleapronservovalve.Thetestingandmatchingofitsprocessingqua

7、lityisakeyfactorwhichaffectsthewholepropertydeeply.Currentlyintheproductionprocessesofservovalvethecharacterofdifferentialpressureandflowisusedtotestthequalityofprocessandprovidesomeevidenceforitsmatching.However,somenozzlewhichisqualifiedafterthetesting

8、bycharacterofdifferentialpressureandflowcannotbeproperlyusedinthewholeservovalve.Sothatamorecorrecttestingmethodisneeded.PIV(particleimagevelocimetry)isadvancedtechnologyforflowmeasurement,whichisusedtomeasurethevelocityof