花都路灯车租赁， 南沙路灯车租赁，中山路灯车租赁     压差补偿器稳态气动力的理论分析方法？   1  滑阀稳态气动力的数学模型： 很多关于液压滑阀的文献中都研究了稳态液动力，实际上液压滑阀阀芯在调节过程中还受到了摩檫力、惯性力及弹簧力等，但由于液动力在阀芯上的轴向分力影响到阀芯的控制精度及换向阻力，因此液压滑阀的液动力分析尤为必要，同样地对于气动滑阀的气动力也需要重点分析。 气体流经 U 形槽阀口的流动示意图，当滑阀开口处于稳定状态时，气体流经滑阀阀口，流入阀腔与流出阀腔的气流速度方向与大小均发生改变，由伯努利方程可知阀芯凸肩左右侧壁面压力分布也会发生改变，两个面受力不同导致阀芯轴向受力不平衡而产生一个附加力，这就是滑阀稳态气动力产生的本质。

      本文以液动力相关公式作为参考，对稳态气动力进行理论分析，求出其计算方法及数学表达式。 取阀体内壁面、U 形槽阀口内壁面、活塞中间杆外壁面、阀芯凸肩左右侧壁面及圆周面围成的区域内气体为控制体 dS，其作用在阀芯上的力 Ff ： 其中，Fp 为控制体作用在阀芯凸肩左右侧壁面的压力和；F𝜏𝜏为流体作用在活塞杆的粘性剪切力；pr、pl 分别为控制体作用于阀芯凸肩左右侧壁面的压力；Sl 为阀芯凸肩左右侧壁面；S𝜏𝜏为活塞中间杆外壁面面积。 由动量相关理论得出控制体对阀芯的作用力： 其中，𝜌𝜌为气体密度（kg/m3）；vx 为控制体的轴向速度分量；vn 为控制体的法向速度分量；v 为气流速度向量，x y zv =v i +v j +v k ；n 为控制体 dS 法向量。 阀芯受到的气动力分为稳态气动力与瞬态气动力两种，分别为 Fe+Frs与 Ft，其中 Frs 为控制体作用于阀芯的粘性力，但是由于气体的粘度系数较小，所以此项可以忽略不计。因此得出压差补偿器的稳态气动力表达式。 其中，qm 为气体流经阀口的质量流量（kg/s）；θ1、θ2 分别为流入、流出阀腔的气流射流角；v1、v2 分别为流入、流出阀腔的气流流速（m/s）。 由式（2.13）可以看出稳态气动力可用积分求出，但是由于滑阀内部流体流动情况比较复杂，因此无法得到阀内速度及压力分布的具体关系式，也就难以运用公式计算直接求出气动力。而通过动量定理可以解决上述问题，计算出在阀芯轴向上流入阀腔与流出阀腔的动量分量差值就可求出稳态气动力的理论计算值。 由此可见，确定气体稳态气动力的关键就是确定射流角和阀进出口质量流量。本文采用流场仿真分析的方法来求气动滑阀的稳态气动力，由流动迹线图可以看出射流角大小，而质量流量可以通过 Fluent 直接读出。此外利用仿真还可以看出阀芯凸肩左右侧壁面压力分布，由此验证稳态气动力产生的本质。

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          2  可压缩气体流动控制方程组：  滑阀式压差补偿器工作时内部的流场分布属于复杂的三维分布，气体在滑阀内作高速流动，当阀门达到稳态时，假设可压缩理想气体做绝热、定常及粘性流动，其中气体的速度、压力、密度及温度都会发生变化。为了得到气体在阀内的流动情况，可以通过数值求解该类问题，这里需列出流场基本控制方程组及选择相关湍流模型。 可压缩气体的粘性剪应力张量可以描述： 其中， µ 为动力粘度系数；v 为速度向量；τ 为粘性应力张量；I 为单位张量。 结合牛顿第二定律、质量及能量守恒定律，将可压缩气体的粘性应力方程代入求出滑阀内部流场相关控制方程。  

         能量方程： ρv ⋅∇e = −p∇⋅v + ∇(ζ∇T) +ρφ   ，p 为气体压力；v 为气体速度向量，x y zv =v i +v j +v k ；µ 为粘性系数；Z 为压缩因子；R 为气体常数；T 为气体温度；e 为气体总能量；ζ 为气体导热系数；φ 为能量耗散函数； 在求解压差补偿器稳态气动力时，湍流模型的选择关系到内部流场数值模拟结果的好坏，但是需要明白的一点是，并不存在某个湍流模型适用于所有的流体流动问题。由于阀中气体的实际流动为稳态湍流流动，故采用能准确描述压差补偿器内可压缩流动的湍流模型 RNG k-ε 模型，该模型是在标准 k-ε 模型基础上进行改进，它考虑到了漩涡的影响，相比于适用于高雷诺数湍流流动的标准 k-ε 模型，它还可以针对低雷诺数湍流流动的进行解析。 

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