比例式气液两相高温燃料流量调节阀的研究_姜北.pdf

国内图书分类号：V233.2 国际图书分类号:627.7.036 工学硕士学位论文 比例式气液两相高温燃料流量 调节阀的研究 硕 士 研 究 生：姜北 导师：李松晶 申请学位：工学硕士 学 科、专 业：机械电子工程 所在单位：机电工程学院 答辩日期：2008 年 6 月 30 日 授 予 学 位 单 位：哈尔滨工业大学 Classified Index:V233.2 U.D.C.:627.7.03 Dissertation for the Master Degree in Engineering STUDY OF THE HIGH TEMPERATURE GAS-LIQUID TWO PHASE FLOW RATE PROPORTIONAL CONRTOL VALVE Candidate：Jiang Bei Supervisor：Li Songjing Academic Degree Applied for：Master of Engineering Speciality：Mechatronics Engineering Affiliation:Dept.of Mechatronics Engineering Date of Defence：June,2008 Degree-Conferring-Institution：Harbin Institute of Technology 摘要 摘要 燃油供给控制是超燃冲压发动机控制的重点，它对提高发动机的效率、改善发动机的工作模态具有重要的意义。由于采用吸热型碳氢燃料作为冷却剂，高温时燃油会出现两相流状态，将改变燃油的密度、粘度，这对燃油供给设计带来了很大的压力。因为燃油密度变化较大，控制燃油质量流量将比较困难。因此，为更好的控制燃料流量，研究两相流特性是十分必要的。在此高温条件下，普通材料的流量调节阀因受热不均，膨胀量不一致，将产生阀芯卡死或泄漏量增大等问题。为克服这些问题，本课题使用 GH783 合金加工比例流量阀。本文对比例式气液两相燃料流量调节阀进行了研究和分析。使用有限元软件 Fluent 建立了阀的两相流模型，分析两相流质量流量、压力和阀芯位移之间的关系，修正阀口流量系数。根据比例阀的受力分析，建立了比例阀的动、静态数学模型，并根据 Fluent 仿真结果修正数学模型参数，使用Matlab 进行了仿真，对高温流量阀的静、动态特性进行了仿真研究，得出流量阀在常温和高温时几种工况下的比例特性曲线、流量压差曲线和阶跃响应曲线，并比较不同工况下的特性曲线。搭建了试验台，分别在常温与高温条件下进行阀的特性试验研究，给出了比例阀的比例特性曲线，并与仿真结果进行了比较。关键词 流量阀；两相流；比例特性；超燃冲压发动机；燃料调节 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 Abstract Fuel supply control is the key technique for the working performance of the scramjet engine.It plays an important role in the improving of the engines performance and efficiency.Because scramjet use the endothermal carbon hydrogen fuel as the refrigerant,when the temperature becomes high,the fuel will be at the two phase flow state,which will change the density and the viscosity of the fuel,and this result in more difficulty to design of fuel control.The density of the fuel changes so great that the control of the mass flow rate becomes very difficult.Therefore,it is very necessary to make scientific researches on two phase flow to control fuel flow rate better.Because of the different thermal expansion of the flow rate control valve made of ordinary materials in high temperature condition,there will be large