压电气体微流量比例控制阀节流口特性研究
发布时间：2021-07-03 02:12
推进系统是微小型卫星的关键子系统,其中电推进系统以其效率高、推力小、成本低、安全可靠等优点,成为目前发展的最主要的推进方式之一。为了保证电推进系统的性能,需要对进入其推力单元的推进剂流量进行准确地控制和调节。比例控制阀是实现推进剂流量高精度、宽范围、快速稳定控制和调节的关键技术。针对电推进系统气体推进剂流量控制需求,本文提出一种基于压电陶瓷堆叠驱动的mg/s级气体微流量比例控制阀（以下简称“比例阀”）,采用理论分析、数值仿真和实验测试相结合的方法,对不同参数下的比例阀节流口特性进行研究,提出比例阀节流口设计的优化建议,验证比例阀样机对微流量气体连续控制功能的可行性,为气体推进剂流量控制技术的研究提供依据。主要研究内容如下:（1）提出了比例阀的整体结构设计方案。设计了一种基于压电陶瓷堆叠驱动的气体微流量比例控制阀,阐述了比例阀的几何结构和工作原理,说明了比例阀的密封设计方法;基于一维等熵流动的理想气体欧拉运动方程,推导了流经比例阀的气体等效质量流量计算方程,完成了节流口尺寸结构参数的设计。（2）针对工作条件参数和节流口尺寸结构参数对比例阀节流口特性的影响进行了研究。建立不同入口压力、阀芯...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 本文研究背景及意义
1.2 航天推进领域气体微流量控制技术研究现状
1.2.1 固定结构节流式气体微流量控制器
1.2.2 可变结构节流式气体微流量控制器
1.3 CFD技术在阀门流场特性研究中的应用
1.4 本文主要研究内容
2 比例阀设计及理论
2.1 整体结构设计及工作原理
2.2 比例阀密封设计
2.2.1 节流口密封设计
2.2.2 阀腔密封设计
2.3 节流口尺寸结构参数设计及理论
2.3.1 等效质量流量特性方程
2.3.2 节流口过流断面面积计算
2.3.3 节流口尺寸结构参数设计
2.4 本章小结
3 工作条件参数对比例阀节流口特性影响分析
3.1 数值仿真基本流程
3.1.1 几何模型建立
3.1.2 计算网格划分
3.1.3 模型假设及边界条件设置
3.1.4 计算结果及后处理
3.2 入口压力对比例阀节流口特性影响分析
3.3 阀芯位移对比例阀节流口特性影响分析
3.4 本章小结
4 尺寸结构参数对比例阀节流口特性影响分析
4.1 阀芯半锥角对比例阀节流口特性影响分析
4.2 阀座直径对比例阀节流口特性影响分析
4.3 阀座锥角对比例阀节流口特性影响分析
4.4 本章小结
5 比例阀样机流量调控性能测试
5.1 比例阀样机流量调控性能测试系统设计
5.2 压电陶瓷堆叠选型及特性分析
5.2.1 阀芯最大驱动力测量
5.2.2 压电陶瓷堆叠选型
5.2.3 压电陶瓷堆叠电压-位移特性研究
5.3 比例阀样机流量调控性能测试过程及结果分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]阀芯直径对液压锥阀阀芯作用力的影响研究[J]. 石金艳. 液压气动与密封. 2013(10)
[2]一种高压气体流量控制阀的建模与仿真研究[J]. 李冀. 中国水运(下半月). 2013(02)
[3]离子推进器性能评价方法[J]. 郑茂繁,江豪成. 真空与低温. 2012(04)
[4]阀座带锥的圆锥阀流场分析[J]. 郑淑娟,靳长泉. 机床与液压. 2012(05)
[5]卫星推进剂技术发展趋势概述[J]. 张广科,山世华,樊超. 化学推进剂与高分子材料. 2012(01)
[6]可压缩流体的伯努利方程[J]. 李复. 大学物理. 2008(08)
[7]现代气动技术理论与实践 第一讲:气动元件的流量特性[J]. 蔡茂林. 液压气动与密封. 2007(02)
[8]多孔金属材料在微小流量节流器上的应用[J]. 杨福全,高军,顾佐. 粉末冶金工业. 2007(01)
[9]基于流场的气动换向阀流量特性研究[J]. 王祖温,郭晓晨,包钢,李军. 机械工程学报. 2004(02)
[10]超磁致式高速开关阀的研究与设计[J]. 石延平,张永忠,刘成文. 中国机械工程. 2003(21)
博士论文
[1]高压气动比例减压阀的结构优化与特性研究[D]. 徐志鹏.浙江大学 2010
[2]新型高效微推进技术研究[D]. 岑继文.中国科学技术大学 2008
硕士论文
[1]高压气体状态下阀口流动特性研究[D]. 徐小威.华中科技大学 2011
[2]液压锥阀结构参数与工作性能的数值分析[D]. 李辉.西南交通大学 2009
本文编号：3261652
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 本文研究背景及意义
1.2 航天推进领域气体微流量控制技术研究现状
1.2.1 固定结构节流式气体微流量控制器
1.2.2 可变结构节流式气体微流量控制器
1.3 CFD技术在阀门流场特性研究中的应用
1.4 本文主要研究内容
2 比例阀设计及理论
2.1 整体结构设计及工作原理
2.2 比例阀密封设计
2.2.1 节流口密封设计
2.2.2 阀腔密封设计
2.3 节流口尺寸结构参数设计及理论
2.3.1 等效质量流量特性方程
2.3.2 节流口过流断面面积计算
2.3.3 节流口尺寸结构参数设计
2.4 本章小结
3 工作条件参数对比例阀节流口特性影响分析
3.1 数值仿真基本流程
3.1.1 几何模型建立
3.1.2 计算网格划分
3.1.3 模型假设及边界条件设置
3.1.4 计算结果及后处理
3.2 入口压力对比例阀节流口特性影响分析
3.3 阀芯位移对比例阀节流口特性影响分析
3.4 本章小结
4 尺寸结构参数对比例阀节流口特性影响分析
4.1 阀芯半锥角对比例阀节流口特性影响分析
4.2 阀座直径对比例阀节流口特性影响分析
4.3 阀座锥角对比例阀节流口特性影响分析
4.4 本章小结
5 比例阀样机流量调控性能测试
5.1 比例阀样机流量调控性能测试系统设计
5.2 压电陶瓷堆叠选型及特性分析
5.2.1 阀芯最大驱动力测量
5.2.2 压电陶瓷堆叠选型
5.2.3 压电陶瓷堆叠电压-位移特性研究
5.3 比例阀样机流量调控性能测试过程及结果分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]阀芯直径对液压锥阀阀芯作用力的影响研究[J]. 石金艳. 液压气动与密封. 2013(10)
[2]一种高压气体流量控制阀的建模与仿真研究[J]. 李冀. 中国水运(下半月). 2013(02)
[3]离子推进器性能评价方法[J]. 郑茂繁,江豪成. 真空与低温. 2012(04)
[4]阀座带锥的圆锥阀流场分析[J]. 郑淑娟,靳长泉. 机床与液压. 2012(05)
[5]卫星推进剂技术发展趋势概述[J]. 张广科,山世华,樊超. 化学推进剂与高分子材料. 2012(01)
[6]可压缩流体的伯努利方程[J]. 李复. 大学物理. 2008(08)
[7]现代气动技术理论与实践 第一讲:气动元件的流量特性[J]. 蔡茂林. 液压气动与密封. 2007(02)
[8]多孔金属材料在微小流量节流器上的应用[J]. 杨福全,高军,顾佐. 粉末冶金工业. 2007(01)
[9]基于流场的气动换向阀流量特性研究[J]. 王祖温,郭晓晨,包钢,李军. 机械工程学报. 2004(02)
[10]超磁致式高速开关阀的研究与设计[J]. 石延平,张永忠,刘成文. 中国机械工程. 2003(21)
博士论文
[1]高压气动比例减压阀的结构优化与特性研究[D]. 徐志鹏.浙江大学 2010
[2]新型高效微推进技术研究[D]. 岑继文.中国科学技术大学 2008
硕士论文
[1]高压气体状态下阀口流动特性研究[D]. 徐小威.华中科技大学 2011
[2]液压锥阀结构参数与工作性能的数值分析[D]. 李辉.西南交通大学 2009
本文编号：3261652
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/3261652.html
