偏轉(zhuǎn)板射流伺服閥的前置級流場仿真與動態(tài)特性研究.pdf

1、偏轉(zhuǎn)板射流伺服閥是射流式伺服閥的一種，它不僅繼承了射流管伺服閥具有的控制精度高、抗污染能力強(qiáng)和壽命長等優(yōu)點，同時還具有前置級轉(zhuǎn)動慣量小、流量增益和壓力增益線性度好的特點，因此，偏轉(zhuǎn)板射流伺服閥被廣泛應(yīng)用于航空、航天、船舶、冶金等相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，具有十分廣闊的工程應(yīng)用前景。由于偏轉(zhuǎn)板射流伺服閥的前置級流場十分復(fù)雜，且國內(nèi)有關(guān)科研院所及企業(yè)研發(fā)的相關(guān)產(chǎn)品與國外同類產(chǎn)品相比，還有很大差距，所以對偏轉(zhuǎn)板射流伺服閥進(jìn)行理論研究也具有非常重要的學(xué)術(shù)價

2、值。本文針對偏轉(zhuǎn)板射流伺服閥主要進(jìn)行了以下幾個方面的研究：
　?。?）對偏轉(zhuǎn)板射流伺服閥的工作原理、結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了研究，并運(yùn)用基爾霍夫第二定律和馬克斯韋爾公式分析了力矩馬達(dá)組件的磁路方程，得到了力矩馬達(dá)驅(qū)動力矩的數(shù)學(xué)表達(dá)式?；谄D(zhuǎn)板射流伺服閥前置級內(nèi)部流場的運(yùn)動規(guī)律，對其流場模型進(jìn)行了數(shù)值分析，推導(dǎo)了其線性化流量方程，并以此引出流場仿真的必要性。對偏轉(zhuǎn)板的運(yùn)動規(guī)律和閥芯的受力進(jìn)行分析，得到了各自組件的運(yùn)動學(xué)模型。綜合各組件的數(shù)學(xué)

3、模型，根據(jù)自動控制原理建立了偏轉(zhuǎn)板射流伺服閥閥芯位移和驅(qū)動電流間的傳遞函數(shù)。
　　（2）在分析偏轉(zhuǎn)板射流伺服閥前置級壓力模型和流量模型的基礎(chǔ)上，運(yùn)用Pro/E三維軟件建立了簡化前置級三維立體模型，并結(jié)合ICEM前處理網(wǎng)格劃分軟件與Fluent流體仿真軟件，共同構(gòu)建了其流場分析模型。通過研究兩接收孔壓差和流量隨偏轉(zhuǎn)板位移變化的規(guī)律，得到前置級的線性化流量方程；在多相流模型下，對前置級流場模型中的氣體含量及分布進(jìn)行研究。分析噴嘴寬度、

4、偏轉(zhuǎn)板V形導(dǎo)流槽錐角和劈尖寬度等不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對前置級壓力特性的影響。
　　（3）綜合上述推導(dǎo)的偏轉(zhuǎn)板射流伺服閥閥芯位移和驅(qū)動電流間的傳遞函數(shù)，利用Matlab軟件對其動態(tài)特性（頻率特性、時域特性）進(jìn)行分析，并研究不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對其動態(tài)特性的影響。
　?。?）實驗研究偏轉(zhuǎn)板射流伺服閥的靜態(tài)特性，并根據(jù)實驗得出的數(shù)據(jù)同實際性能參數(shù)進(jìn)行對比；利用伺服閥動態(tài)測試實驗臺測得偏轉(zhuǎn)板射流伺服閥的頻率特性曲線，并與仿真曲線進(jìn)行對比，驗證了所構(gòu)