稳压器结构优化仿真分析及验证

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1、信息化技术航天制造技术稳压器结构优化仿真分析及验证孙海鹏马飞曹荣李德权曾斌王细波（北京宇航系统工程研究所，北京100076）摘要：为进一步优化稳压器结构，通过对其工作原理进行分析并简化结构，建立了稳压器的仿真模型，从仿真分析和试验验证两个方面综合分析验证了稳压器的性能。在仿真过程中，从工作形式、刚度、活阀摩擦力以及卸荷孔尺寸等几个方面，分析了对稳压器性能的影响，进一步明确了影响稳压器工作性能的主要因素，并且通过试验验证了分析的正确性，为后续稳压类阀门设计和改进提供参考。关键词：稳压器；仿真分析；试验验证StructuralOptimizationSimulationAnalysi

2、sandExperimentalStudyonPressurizerSunHaipengMaFeiCaoRongLiDequanZengBinWangXibo(BeijingInstituteofAstronauticalSystemEngineering,Beijing100076)Abstract：Tooptimizepressurizer’sstructure,simulationmodelissetupbyanalyzingitsworkingprincipleandpredigeststructure.Thecapabilityofpressurizerisanalyz

3、edandvalidatedbyexperimentandsimulation.Intheprocessofsimulation,theeffectofpressurizerisanalyzedfromtheworkingform,stiffness,pistonoffrictionandunloadinghole’ssizeaspects,andthemainaffectingfactorsofpressurizeraredefined.Thecorrectnessoftheanalysisisverifiedbytheexperiment,providingreference

4、forthefurtherdesignandimprovement.Keywords：pressurizer；simulation；experimentandverification1引言并能够充分考虑不同管路阻性、容性及惯性效应的影响，及计算不同形式传热方式传热量，且不考虑密封[2]稳压器应用于增压输送系统中精确调压的二级比压、粘性阻力及引力场等对于阀门的影响。减压系统中，主要功能为将上游减压阀出口波动较大的压力降低并稳定在低压高精度范围内，为下游系统2稳压器工作原理提供稳定精确的压力气体。AMESim是基于直观的图形界面的建模平台，在稳压器按调节方式，包括直接式和间接式两类，

5、[1]整个仿真过程中系统模拟并显示在该平台中，并在仿其中直接作用式分为正向式和反向式两种。输入压力真过程中计算动力学方程特性的变化过程，因此，可对活阀的作用与活阀开启方向相同者称为正向式，相以较精确地对稳压器的动特性进行仿真计算。在反者称为反向式。目前现有稳压器类阀门主要是反向AMESim建模过程中一般均假定气体流过阀座、孔板式，并且由于对稳压器的稳压精度比较高，因此，一等限流位置时的流动等熵，气容腔内压力场、温度场般情况下稳压器均设有反馈结构以提高稳压器工作等均匀分布，将碰撞定义为大刚度、大阻尼接触过程，精度，本文中所述稳压器为带有反馈的反向式。作者简介：孙海鹏（1985-），

6、工程师，航空宇航制造技术专业；研究方向：阀门设计技术。收稿日期：2014-08-2063信息化技术2014年10月第5期力达到一定值时，由于敏感元件下腔的气体压力超过调压弹簧（序号1）对敏感元件的作用力，调节活阀开度，减少气体流过，直至敏感元件上下作用力平衡。稳压器内部运动部件由活阀、顶杆组成，静态稳定阶段中各组件所受力为平衡力，其力平衡方程如下：PS+++=PSKhKhKh（1）xhhffkmgfth123mhzth式中：PPxh、fk分别为卸荷腔A与低压腔C压力差、反馈腔压力值，SShf、mg分别为活阀面积和敏感图1稳压器原理示意图元件的有效面积，KKKfth、、mhzth分

7、别为副弹簧刚度、1—主弹簧2—敏感元件3—反馈嘴4—活阀5—卸荷孔6—副弹簧敏感元件刚度和主弹簧刚度，hhh、、分别为副弹簧123压缩变形量、敏感元件压缩变形量和主弹簧压缩变形稳压器的结构比较复杂，图1为简化的稳压器工量。作原理图，其中Pin为稳压器入口的气体压力，Pout为稳压器出口压力，Pen为环境压力。其基本工作原3稳压器仿真模型理为：具有一定压力Pin及流量m的气体从稳压器入口进入A腔，调节活阀初始处于打开状态，允许气体根据图1可知，稳压器主要由壳体、活阀、敏感进入C腔，