高温流量调节阀热力学特性的研究_臧增为.pdf

1、 工学硕士学位论文 高温流量调节阀热力学特性的研究 臧增为 哈尔滨工业大学 2007 年 7 月 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 高温流量调节阀热力学特性的研究 硕 士 研 究 生 导师 申请学位级别 学 科、专 业 所 在 单 位 答 辩 日 期 授予学位单位 ：臧增为 李松晶 副教授 工学硕士 机械电子工程 机电工程学院 2007 年 7 月 哈尔滨工业大学 Classified Index:V233.2 U.D.C:627.7.036 Dissertation for the Masters Degree in Engineering

2、Thermodynamic characteristic study of a high temperature flow rate valve Candidate:Zang Zengwei Supervisor:Associate Prof.Li Songjing Academic Degree Applied for:Master of Engineering Specialty:Mechatronics Engineering Date of Oral Examination:July,2007 University:Harbin Institute of Technology 哈尔滨工

3、业大学工学硕士学位论文 摘要 超燃冲压发动机燃料的流量调节是通过比例式流量调节阀来实现的。由于进入到流量调节阀的燃料先用于冷却发动机，后进入发动机用于燃烧，因而经过流量调节阀的燃料温度高达 400500C。燃油供给速度的控制对燃油的充分燃烧及发动机的工作特性都是至关重要的，因此燃油供给系统需通过流量阀进行精确控制。高温工作环境有可能给常温流量调节阀带来以下问题：首先，常温流量调节阀不具有抗高温、抗氧化和耐腐蚀的特性；其次，常温流量调节阀会因在高温下的大热膨胀系数和小屈服应力而产生一定的热变形，使阀芯在阀套中的运动受到影响，导致流量调节阀调节失效。因而高温流量调节阀的热力学特性分析是至关重要的，

4、尤其是流量调节阀运动摩擦副配合表面的间隙大小，如果工作部件间的热变形量因材料和结构的原因而较大的话，就可能会造成运动摩擦副配合间隙增大或缩小，如果间隙增大，则必然会使密封间隙加大导致燃料泄漏；相反如果间隙减小，则将导致阀芯和阀套间的运动受阻，情况严重可能将阀芯直接卡死在阀套内，所以不管阀芯和阀套间的间隙是增大还是缩小，都将会导致整个流量阀的失效。本文对高温流量调节阀进行数学建模，采用有限元软件对高温流量调节阀建模。分析在不同材料和不同工况时高温流量调节阀运动摩擦副配合表面的热力学特性，包括温度特性和热应力特性分析，得出高温燃气经过流量阀时运动摩擦副配合表面间的温度场和热应力场变化情况，并对热变

5、形做出相应预测，为流量阀的材料、设计和使用提供理论依据。最后通过温度场测试试验对分析结果进行校验，将对流换热系数进行修正，得到流量阀的温度场分布。关键词 流量阀；热力学；超燃冲压发动机；摩擦副；有限元分析-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 Abstract A high temperature flow rate control valve is developed to control the fuel supply for ramjet engines at high temperature in this paper.As an active cooling method is req

6、uired by the ramjet engines,the cold liquid fuel is circulated across the engine surface before going into the combustion chamber to decrease the surface temperature of the engine.Therefore the temperature of the fuel supply was raised up to be as high as 400500C.The real time flow rate regulation when the fuel was supplied to the engine is important for the combustion and working performance of the engine.The flow rate supplied to the engine needs to be regulated by a valve with high responding