偏导伺服阀偏导射流组件流场和噪声特性仿真与试验研究

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偏导伺服阀在稳定性、速度和抗污染能力方面性能优越,使得其在航天等需要高精度控制的领域得到广泛应用。偏导射流组件是偏导伺服阀的核心,流场和噪声特性是其重要特性。偏导射流组件结构精密且不规则、工作条件复杂,微小的结构变化和不同的工作条件都会对性能造成较大影响。因此对偏导射流组件的流场和噪声特性以及结构和工作条件对其性能的影响展开研究是十分重要的。在流场特性研究方面,首先结合流体力学理论和射流理论,对偏导射流组件流场进行分阶段分析,建立了偏导射流组件的阀方程,得出了其中涉及的偏导射流组件重要性能参数及其影响因素。其次,进行了稳态流场和气穴的仿真研究,分析了不同偏移量下的压力、速度和气穴变化,得出了两相流状态下的压力特性并通过对比分析得出其与单相流状态下的差异。探究了劈尖圆角和偏导板出口圆角两种结构变化对流场特性所造成的影响,得出了基于流场特性得结构优化方向。然后,进行了瞬态流场仿真研究,分析了不同时刻的压力变化和气穴变化,得出了偏导射流组件内重点局部的气穴动态特性和压力脉动的特性。在噪声特性研究方面,首先根据流体噪声理论,分析了偏导射流组件中不同噪声源的噪声辐射方式和衡量方式,建立了多相流声波发生方程。其次,在稳态流场下进行噪声分布仿真研究,得出噪声区域分布和不同偏移量下的噪声变化。探究了接受腔圆角和偏导板出口圆角两种结构变化对噪声特性所造成的影响,提出降噪优化方向。然后进行了瞬态流场下噪声频谱仿真研究,研究了主要噪声区域的噪声频域变化,得出了偏导射流组件噪声频谱特性。监测了噪声区域内的压力脉动,得出了压力脉动和气穴等因素是噪声频域变化的重要影响因素。对不同工作压力条件对于噪声频谱的影响进行了研究,为考虑噪声影响时的工作压力选择提供参考。在模型试验方面,基于相似理论进行了偏导射流组件试验模型的设计,搭建了试验系统,进行了偏导射流组件流场特性、气穴特性和噪声特性的模型试验,对理论分析和仿真研究进行了试验验证。本文完善了偏导射流组件流场和噪声特性方面的研究,提出了提高流场性能和降低噪声的新的结构优化方向,研究得出了偏导射流组件内部重点局部的气穴的动态特性和压力脉动特性,从噪声区域分布和噪声频谱两方面进行了偏导射流组件的噪声特性研究,分析了噪声的主要影响因素,建立了考虑噪声影响的工作压力选择依据,为偏导射流组件的性能研究和结构优化等方面,提供了一定的参考和指导。
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