减压器关闭过程内部流场的动态仿真和特性分析

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1、第37卷第6期航空发动机V01．37No．62011年12月AeroengineDec．20l1减压器关闭过程内部流场的动态仿真和特性分析郑丽，李清廉，罗泽明，沈赤兵(1．国防科技大学航天与材料工程学院，长沙410073；2．海军飞行学院，辽宁葫芦岛125001)摘要：针对自主研制的大流量减压器，采用动网格技术和流固耦合仿真技术，将气体的流动和活动组件的运动耦合起来，实现了关闭过程中内部流场的动态仿真，描述了关闭过程减压器内压力和速度变化过程，掌握了流场中波系、回流区的演化情况。同时，通过对流场中不同位置参数进行监测，分析了监测点各参数随时间的变化情况，以及流量和开度的实时变化情况，研究了

2、基于动态流场的关闭过程动态特性，揭示了影响动态特性的内在因素。关键词：减压器；内流场；动态特性；数值仿真~(1982)，女，讲师，研究方向为DynamicSimulationandCharacteristicsAnalysisofPressureReducing先进推进技术。ValveInternalFlowFieldDuringClosingProcess收稿日期：2011-02—23ZHENGLi。。，LIQing—lian，LUOZe—ruing~，SHENChi—bing(1．InstituteofAerospaceandMaterialEngineering，NationalUn

3、iversityofDefenseTechnology，Changsha410073，China；2．NavalFlyingAcademy，Huludao，Liaoning125001，China)Abstract：Takingadvantageofthedynamicmeshandfluid-solidcouplingsimulationtechnique，couplingtheinternalflowfieldandmovementofthevalvecore，dynamicsimulationoftheinternalflowfieldinclosingprocesswasachie

4、vedforindependentresearchanddevelopmentlargefluxpressurereducingvalve．Thechangingprocessoftheinternalpressureandvelocityofpressurereducingvalveweredescribedintheclosingprocess．Theevolutionofwavesystemandreve~ed—flowregionwereobtained．Thevarietyofparametersa-longwiththetime，andthereal-timevarietyof

5、theflowandtheopeningwereanalysedthroughmonitoringdifferentpositions．Thedy-namiccharacteristicsbasedondynamicflowfieldclosingprocesswasstudied．Theinnerfactorsefectingthedynamiccharacteristicswererevealed．Keywords：pressurereducingvalve；internalflowfield；dynamiccharacteristics；numericalsimulation本文针对

6、同一减压器，采用相同方法研究了其关闭O引言过程的流场演化隋况，并分析了关闭过程的动态特陛。随着计算机技术和计算流体力学(cFD—1工作原理和计算模型ComputationalHuidDynamics)的发展，利用CFD方法对阀门内部流场进行仿真，以实现流场的可视化，1．1工作原理在很多方面得到了广泛应用。减压器作为1种调压自主研制的减压器结构如图l所示。通入控制阀，在航空航天领域发挥着重要作用，其内部流动是气，控制腔E内压力增大，膜片4向上变形，通过顶1个典型的流固耦合问题，目前还未见对其内部流场杆3使阀芯l开启，减压器开始工作，输出流量。的研究。文献[9]针对自主研制的大流量减压器，采用

7、1．2计算模型及网格划分动网格技术和流固耦合仿真技术对其开启过程的内在假设工质氧气为可压缩的理想气体，减压器节部流场演化情况进行仿真，并基于仿真结果进行了动流边和内壁具有尖锐的棱边，且根据节流面积对非对态特性研究。称部件进行面积折算的基础上，建立了其2维简化轴1O航空发动机第37卷图中可见，在下游阀门关闭后很短的1段时间内，气体在管道内形成小回流区，管道前压力增大。这样一来，气体就会流人阻尼腔，使其压力增大。由于在一段时