反向式气体减压阀静态和动态特性研究

摘要

气体减压阀是气压传动系统中重要的控制元件之一，在航天领域中主要应用于箭（弹）上动力系统、地面供气系统和加注系统中。减压阀的主要作用是降低气源高压气体，并依靠气体本身的能量转换自动维持出口压力的相对稳定，其性能及可靠性对完成发射任务有直接的影响。因此，减压阀的静态和动态特性问题已经越来越引起设计师系统的重视。由于减压阀结构本身的复杂性，目前国内外关于减压阀的静态和动态特性问题理论上尚未得到妥善解决，相关的理论研究比较有限。
　　本文分别以某运载型号新研的两种反向减压阀为典型案例，开展静态和动态特性研究。首先将减压阀等效为三个串联的节流孔板，依据气动力学、理论力学和阀门密封原理等建立了反向减压阀的一阶微分数学模型和特性曲线模型，采用AMESim软件进行了静态特性仿真，通过改变使用流量Q、刀锋直径d、敏感活塞面积Am和弹簧有效刚度Ke等分析对反向减压阀静态特性的影响，并通过减压阀性能试验验证该模型是合理正确的，为减压阀研制提供了合理可行的理论依据。
　　在此基础上，将减压阀进行了线性化处理，得出减压阀动态微分方程和动态稳定所需的最小阻尼系数，采用AMESim软件进行了动态特性仿真，分析了流量阶跃和自激振动对减压阀动态特性的影响，并通过改变使用流量Q、刀锋直径d、阻尼板直径d0、低压腔容积V，以及施加微小扰动分析对减压阀动态特性的影响，给出了使减压阀达到动态稳定的设计措施。
　　本文通过对反向式气体减压阀进行的静态和动态分析、建模和仿真研究，为减压阀的设计研制和工程应用提供了具有一定参考价值的理论依据与方法。

目录

反向式气体减压阀静态和动态特性研究

STUDY ON STATIC AND DYNAMIC CHARACTERISTICS OF REVERSE PRESSURE REDUCING VALVE

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题的目的、意义和背景

1.2 该研究领域国内外发展与现状

1.3 该研究领域前人研究成果

1.4 气体减压阀的种类和结构简介

1.5 减压阀的特性分析

1.5.1 减压阀的静态特性

1.5.2 减压阀的动态特性

1.6 本课题的主要研究内容

第2章 反向式气体减压阀建模

2.1 减压阀的工作原理

2.2 数学模型的建立

2.3 AMESim软件仿真模型的建立

2.4 本章小结

第3章 反向式减压阀的静态特性研究

3.1 反向气体减压阀的静态特性模型

3.2 气簧式反向气体减压阀特征量

3.3 数学模型的验证

3.4 试验验证

3.5 本章小结

第4章 反向式减压阀的动态特性研究

4.1 动态特性研究的主要内容

4.2 动态特性研究数学模型

4.3 动态特性仿真模型

4.4 本章小结

第5章 减压阀在供气系统中工作过程的试验与仿真

5.1 供气系统试验

5.2 系统仿真

5.3 结果比对

5.4 本章小结

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