新型高压电-气伺服阀阀口气体射流数值研究.pdfVIP

第 49卷第 2期 机 械 工 程 学 报 VO1．49 NO．2 2013年 1月 JOURNALOFMECHANICALENGINEERING Jan． 2013 DoI：10．3901 E．2013．02．165 新型高压电一气伺服阀阀口气体射流数值研究木 杨 钢 高隆隆 李宝仁 (华中科技大学FESTO气动技术中心 武汉 430074) 摘要：提出一种新型音圈马达直接驱动滑阀式单级高压电．气伺服阀，针对其工作特点及阀芯受力情况，研究高压气体流经 伺服阀阀口时气体射流角。在高压电．气伺服阀中阀口上下游压力比达到临界状态时，高压气体流经较小阀口时流速可达到 声速，此时高压、高速气流产生的稳态气动力不容忽视，成为影响音圈马达直接驱动滑阀式单级高压 电。气伺服阀控制精度 及响应特性的重要干扰力。基于气体射流理论采用计算流体动力学方法对高压电．气伺服阀内部流场进行数值模拟，分析不 同阀口开度对应的射流角大小，得出高压 电．气伺服阀在不同阀口开度时射流角有较大差异，小阀口开度时射流角大于69o， 当阀口开度达到设计最大开度时射流角接近 69。，但伺服阀在精密控制系统中主要工作在零位附近，此时阀口开度较小，因 此不同开度对应稳态气动力均采用射流角为69。的经典理论计算会产生较大误差。关于阀口射流角的数值研究可为高压气动 伺服阀的研制及高压气动技术的发展提供一定的理论基础。 关键词：高压电．气伺服阀 矩形阀口 气体附壁射流 射流角 数值模拟 中图分类号：TH138 NumericalSimulationofSpoolOrificeGasJetforNovelHighPressure Electro—pneumaticServoValve YANGGang GAO Longlong LIBaoren (FESTOPneumaticTechnologyCentre，HuazhongUniversityofScienceTechnology,Wuhan430074) Abstract：Anovelvoicecoilmotordirect-drivesinglestagehigh-pressurepneumaticservovalveisdesigned．Andthenthegasflow jetnagleisinvestigatedwithnumericalsimulation，whilehtehigh-pressuregasflowsthrouhg htevalveorificeforhteservovalve．At present，manystudiesaboutflow forceareconcentratedmainlyonhydraulicvalves，notonpnemu aticvalves．Itishtereasonhtathte gasflowforceactnigonhtespooloflow-pressurepnemu aticvalveisless，owingtosmallviscositynaddensiytoflow-pressuregas； besideshtereserachonhihg-pressurepnemuaticservovalveisseldom-reportedSOfar．Howevre,htevelociytofgasflowisupto sonicwhenhigh-pressuregasflowsthroughhtemicroservovalveorifice．Andtherefore，htesteadygasflowforce，generatedbyhihg pressurenadhigh speed gas flow,cannotbeneglectednad isna importantdisturbna ceofrhtevoicecoilmotordirect—drive hihg-pressurepnemu aticservovalve．Thejetnagleofrspoolvalveisusuallyconsidreedas69。tocalculatehtesteadyflowforce