燃气调压阀流量的影响因素研究

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1、第28卷第5期弹箭与制导学报Vo1．28No．52008年lo月JournalofProjectiles，Rockets．MissilesandGuidanceOct2008燃气调压阀流量的影响因素研究李哲，魏志军，张平(北京理工大学宇航科学技术学院，北京100081)摘要：以研究影响燃气调压阀流量特性的因素为目的，利用计算流体力学的方法对阀门内流场进行模拟。分析了阀门最小通气面积、入口压力、入口燃温、入口一出口压比和气体性质对流量特性的影响·并利用拟合数据推导了各参数与质量秒流量的关系式。得到了质量秒流量与阀门最

2、小通气面积、入口压力成正比，与人口燃温平方根成反比，与稳定压比无关的结论。而且气体比热比和摩尔质量对质量秒流量也产生一定规律的影响。关键词：燃气阀；内流场；质量秒流量；影响因素中图分类号：V233．23文献标志码：AStudyonFactorsEffectonFluxofHotGasPressure—regulatingValveLIZhe．wEIZhijun，ZHANGPing(SchoolofAerospaceScienceandEngineering，BeijingInstituteofTechnology，

3、Beijing100081，China)Abstract：Forstudyingthefactorseffectonthefluxofhotgasvalve，CFDwasusedtOsimulatetheinternalflowfield．Theefectofminimumareaofventhole．inletpressure．inlettemperature，pressureratioandgascharacteronmassflowratewasanalyzedandtheformulasofthesepar

4、ametersandmassflowratewerededuced．Theconclusionis：massflowrateisdirectlyproportionaltOminimumareaofventholeorinletpressureandinverselyproportionaltOsquarerootofin—lettemperatureandirrelativetOpressureratio．Specificheatratioandmolecularweightofgasalsoaffectmass

5、flowrateregularly．Keywords：hotgasvalve；internalflowfield；massflowrate；influencefactor较大，作为调节元件的燃气阀必不可少，其功能1引言是将一部分流量分流，提供一个较为稳定的燃烧室压力和伺服系统使用气源，那么燃气阀的流量燃气发生器是火箭、导弹等飞行器的重要部特性成为重要关注目标。文中通过对阀门内流件。燃气阀起到了调节发生器内部压力和流量场的计算，分析了入口压力、入口温度、阀门最小的作用，其性能的好坏直接影响燃气发生器的工通气面积和人口

6、出口压比等参数对燃气阀门质作。但是要准确测试阀门内部流场的详细情况量秒流量的影响，并且建立定量关系式以指导工是十分困难的，因此需要数值计算这样的辅助工程设计。具在实验的基础上来获得阀门内部流场更为详尽的数据，以便于改进阀门的流动特性以及研究阀门的流量特性。国内外对固体燃气调压阀作2计算模型与边界条件了一些研究，提出了新的设计思路，在耐高温复2．1计算模型合材料以及阀门内流场等方面都进行了研如图l(a)，计算所采用的调压阀人口直径究u一，弓永军等人计算了4种不同阀芯的内流为10ram，阀芯直径为16mm。由于计算资源

7、和场，分析了阀芯型面对水利阀门性能的影响j。时间的限制，计算域取图l中喉部附近一部分。固体燃料燃气发生器在工作初期流量峰值这一区域包括了整个流场中物理量变化最剧烈*收稿日期：2007-09～18作者简介：李哲(1981一)，男．河北沽源人，工程师，博士，研究方向：航空宇航推进理论与工程应用。第5期李哲等：燃气调压阀流量的影响因素研究·159·010的部分，而且这一区域的仿真结果可以分析不同009参数对阀门的流量特性的影响，能够满足本次仿f、O08007真的要求。O06O．O5O04O03图2最小通气面积与图3人口压

8、力与质一件出口质量秒流量关系量秒流量关系对干6自fb1汁算网恪以阀门质量秒流量是随着入口压力的增大而增大的。质量秒流量与入口压力的关系如图3所示图l阀门计算模型成正比关系，用式(2)表示，式中常数c。经过拟管道内的流动简化为二维轴对称可压缩的合等于0．051。稳态湍流流动，计算采用SIMPLE算法，湍流模9一f2(2)型采用标准雷诺数k—s两方程模型。计算采