射流管伺服阀剪切层振荡的分析及实验研究

摘要

由射流前置级驱动的伺服阀，例如射流管伺服阀和偏转板伺服阀，与目前普遍使用的喷嘴挡板式伺服阀相比，具有结构简单、抗污染能力强等特点，已在航空、航天、电力系统控制等领域得到了广泛的应用。但是由于射流流场的不稳定性及流场分布的复杂性，射流流场中流动容易产生剪切层振荡，从而引起的高频自激振荡和噪声，直接影响到伺服阀和整个液压伺服系统的性能与寿命。因此，为了改善伺服阀的性能，对射流流场中的自激振荡规律进行研究是至关重要的。本文针对伺服阀前置级射流流场的流动情况，分析了产生和影响剪切层振荡的机理。运用涡运动和空腔振荡原理，推导了射流流场剪切层自激振荡的频率方程，对射流流场中的自激振荡频率特性进行了仿真研究。并利用动态压力传感器测量了射流管伺服阀射流流场中的高频压力振荡和噪声，同时，利用实验分析的结果，对剪切层自激振荡的频率方程进行验证。采用傅立叶变换分析方法对射流流场中的自激压力振荡和自激噪声数据进行了分析，并与仿真分析结果进行了比较，从而进一步验证了理论分析的正确性。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题来源及研究目的和意义

1.1.1 课题来源

1.1.2 课题研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 射流管伺服阀的研究

1.2.2 自激振荡的研究

1.2.3 液压阀自激噪声研究

1.3 本课题研究内容

第2章 射流流场剪切层振荡产生机理及仿真

2.1 射流管伺服阀工作原理

2.1.1 射流管伺服阀工作原理

2.1.2 射流流场简图

2.2 射流流场剪切层振荡产生机理

2.2.1 剪切层简介

2.2.2 射流流场剪切层流动的不稳定性

2.2.3 剪切层振荡产生机理

2.3 剪切层自激振荡的频率方程

2.3.1 卡门涡街模式自激振荡频率方程

2.3.2 空腔流自由剪切层自激振荡模式自激振荡频率方程

2.4 本章小结

第3章 自激振荡频率特性的仿真

3.1 卡门涡街模式自激振荡频率特性的仿真

3.2 空腔流自由剪切层自激振荡模式自激振荡频率特性的仿真

3.3 影响射流流场剪切层自激振荡的因素

3.4 本章小结

第4章 射流流场自激振荡测试

4.1 射流流场自激振荡测试试验台

4.1.1 射流管伺服阀静态特性试验台

4.1.2 压力脉动及自激噪声测试部分设计

4.2 实验结果

4.2.1 压力脉动测试波形

4.2.2 自激噪声测试波形

4.3 实验总结

4.4 本章小结

第5章 压力脉动和自激噪声的傅立叶变换及实验结果分析

5.1 傅立叶变换与快速傅立叶变换

5.1.1 傅立叶变换

5.1.2 快速傅立叶变换（FFT）

5.2 压力脉动信号的傅立叶变换

5.3 自激噪声的傅立叶变换

5.4 实验结果分析

5.4.1 射流管与接受管距离H 变化对自激振荡的影响

5.4.2 供油压力对自激振荡的影响

5.4.3 回油压力对自激振荡的影响

5.4.4 供油压力与回油压力之差对自激振荡的影响

5.4.5 射流流速对自激振荡频率的影响

5.4.6 其它因素对自激振荡的影响

5.5 仿真与实验结果分析总结

5.6 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢