调节阀特性研究

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1、第36卷第2期2010年4月火箭推进JOURNALOFROCKETPROPULSIONV01．36．№．2Apr．2010调节阀特性研究赵双龙(西安航天动力研究所。陕西西安710100)摘要：针对某种调节阀，利用AMESim软件建立了该调节阀的仿真模型，仿真计算了该调节阀液流试验的流量特性，结果与调节阀液流试验结果基本一致，证明了仿真模型的合理性。利用该模型准确地预测了全系统试验过程中调节阎的流量特性，并对该调节阀的起动特性进行了初步研究。关键词：调节阀；流量特性；起动特性中图分类号：V434文献标识码：A文章编号：(

2、2010)02—0040-04CharacteristicsstudyofaregulatingvalveZhaoShuanglong(Xi"allAerospacePropulsionInstitute，Xi'an710100，China)Abgtract：AsimulationmodelofaregulatingvalveisestablishedbasedonAMESim．Theflowcharacteristicsofthevalvearesimulated，whichagreewiththeexperimen

3、taldata．Testsshowthatthesimulationmodelisreasonable．Theflowcharacteristicsofthevalveintestareexactlyforecastedbythesimulationmodelandthestart-upcharacteristicsareprincipallystudied．Keywords：regulatingvalve；flowcharacteristics；start-upcharacteristics0引言调节阀的结构原理及所

4、在的液路系统如图1所示，其功能是根据入口压力的变化调节进入系统的介质流量，并保证介质流量按一定规律变化。调节阀称套上的节流孑L见A向视图。在调节阀工作时，作用在滑阀上的力(包括弹簧力、介质作用力、摩擦力以及液动力等)处于平衡状态，因此不同的入口压力对应有不同的滑阀位置，即不同的流通面积，在调节阀出口背压确定的情况下，调节阙的流量与其人口压力有关。燃收稿日期：2010-01-05；修回日期：2010-02—17。作者简介：赵双龙(1981--)，男，工程师，研究领域为火箭发动机阀门技术。第36卷第2期赵双龙：调节阀特性研

5、究41烧室的压力P，与进入的流量有关，即p3=f(q)。由于在试验系统中很难准确模拟P。与q的关系，因此很难通过液流试验确定调节阀在全系统试验过程中的流量特性。本文基于AMESim仿真软件，建立了该调节阀的仿真模型，与调节阀的试验结果进行对比，并且对调节阀全系统试验过程中的流量特性进行了仿真预测，对其起动特性进行初步研究。厂1一．。一1-≥二=r—UA向视图图1调节阀结构原理图Fig．1Schematicofthevalve1仿真模型的建立调节阀液流试验主要是调整调节阀的额定点，校验调节阀的流量特性，试验系统图如图2左

6、图所示，试验时对压力P。、P：、P，、阀芯位移菇和流量q进行监测。本文首先对调节阀的液流试验系统进行建模，确定模型中的各种输入参数。根据调节阀的工作原理和液流试验系统，利用AMESim软件建立了调节阀仿真模型，如图2右图所示，由于滑阀和称套的间隙很小，因此忽略泄漏量的影响。函驴君“}龙h¨m前带2￡i吲lU主占图2调节阀液流试验系统及其仿真模型Fig．2Flowexperimentsystemandsimulationmodelofthevalve调节阀工作过程中流量与入口压力等参数的关系如公式(1)～(3)所示：g卅

7、旷氟而A=j呵x)躬—p,—A,—-FFo-—F!一-F,(3)詹式中，q为调节阀流量；／x为节流孔流量系数；A为节流孔流通面积；P为介质密度；P，为调节阀人口压力；P，为调节阀出口压力；戈为滑阀位移；4，为滑阀有效作用面积；Fo为弹簧安装力；k为弹簧刚度；疋为滑阀液动力；以为滑阀摩擦力，其方向与滑阀运动方向相反。从上述公式可以看出，要准确模拟调节阀的特性，关键是仿真模型中各参数的设置，最重要的参数包括节流孔流量系数、滑阀摩擦力等。对不同入口压力下节流孔的流量系数进行了试验测量，反算的流量系数如图3所示(本文所有的压力

8、、流量、位移均为相对值)。从图中可以看出，不同入口压力下即不同的滑阀位置时节流孔的流量系数基本一致。n∞们5n∞巅0．75喾Q_】o堰Q65Q∞Q55Q50图3不同入口压力下的流量系数曲线Fig．3ThecurveofflowcoefficientatdifferentellWancepressure由于滑阀的摩擦力总是与其运动方