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面向结构参数的双级气体减压器压力特性研究

王慧 周国强 赵国超 张长帅

王慧, 周国强, 赵国超, 张长帅. 面向结构参数的双级气体减压器压力特性研究[J]. 机械科学与技术, 2021, 40(6): 979-984. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200123
引用本文: 王慧, 周国强, 赵国超, 张长帅. 面向结构参数的双级气体减压器压力特性研究[J]. 机械科学与技术, 2021, 40(6): 979-984. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200123
WANG Hui, ZHOU Guoqiang, ZHAO Guochao, ZHANG Changshuai. Effects of Structural Parameters on Pressure Characteristics of Two-stage Gas Reducer[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2021, 40(6): 979-984. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200123
Citation: WANG Hui, ZHOU Guoqiang, ZHAO Guochao, ZHANG Changshuai. Effects of Structural Parameters on Pressure Characteristics of Two-stage Gas Reducer[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2021, 40(6): 979-984. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200123

面向结构参数的双级气体减压器压力特性研究

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200123
基金项目: 

国家自然科学基金面上项目 51574140

详细信息
    作者简介:

    王慧(1960-), 教授, 博士生导师, 博士, 研究方向为推进系统原件及特性等, wanghui9955@163.com

  • 中图分类号: V430

Effects of Structural Parameters on Pressure Characteristics of Two-stage Gas Reducer

  • 摘要: 为研究某型航空推进用气动双级气体减压器的结构参数对其压力特性的影响规律,建立双级气体减压器AMESim模型,通过仿真实验获得了双级气体减压器结构参数的数值不同时输出压力动态特性曲线,并进行统计分析。研究表明:结构参数对一级输出压力特性的敏感程度依次为一级活门杆密封的泄漏面积、二级活门杆密封的泄漏面积、一级运动件质量、膜片刚度,其中一级活门杆密封的泄漏面积增大,压力超调减小、振荡程度减弱,稳定性增高。结构参数对二级输出压力特性的敏感程度依次为膜片刚度、二级活门杆密封的泄漏面积、一级运动件质量、一级活门杆密封的泄漏面积,其中膜片刚度增大,压力超调减小、稳定性提高。
  • 图  1  双级气体减压器结构图

    图  2  双级气体减压器AMESim仿真模型

    图  3  减压器工作压力

    图  4  一级运动件不同质量的压力动态特性曲线

    图  5  不同膜片刚度的压力动态特性曲线

    图  6  不同一级活门杆密封泄漏面积的压力动态特性曲线

    图  7  不同二级活门杆密封泄漏面积的压力动态特性曲线

    表  1  AMESim仿真参数设置

    名称 子模块 参数
    一级质量块 MAS005-1 质量0.034 kg
    一级弹簧 PNPA003-1 刚度96 N/mm
    一级泄漏面积 PN0R011-1 面积0.17 mm2
    二级质量块 MAS005-2 质量0.043 kg
    膜片组件 PNPA003-2 刚度240 N/mm
    二级主弹簧 PNPA003-3 刚度58 N/mm
    二级泄漏面积 PN0R011-2 面积0.01 mm2
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    表  2  一级运动件质量对压力P1的影响

    质量m/kg 0.014 0.034 0.054
    压力峰值/MPa 2.55 2.562 2.575
    稳定压力/MPa 2.44 2.45 2.46
    压力超调量/% 4.5 4.57 4.67
    压力峰值时间/s 0.015 0.015 0.015
    压力稳定时间/s 0.14 0.15 0.26
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    表  3  一级运动件质量对压力P2的影响

    质量m/kg 0.014 0.034 0.054
    压力峰值/MPa 0.906 0.907 0.917
    稳定压力/MPa 0.73 0.73 0.73
    压力超调量/% 24.1 24.2 25.6
    压力峰值时间/s 0.085 0.085 0.085
    压力稳定时间/s 0.145 0.148 0.15
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    表  4  膜片刚度对压力P1的影响

    刚度K/(N·mm-1) 80 200 280
    压力峰值/MPa 2.563 2.563 2.563
    稳定压力/MPa 2.453 2.451 2.45
    压力超调量/% 4.48 4.57 4.61
    压力峰值时间/s 0.014 0.014 0.014
    压力稳定时间/s 0.137 0.137 0.137
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    表  5  膜片刚度对压力P2的影响

    刚度K/(N·mm-1) 80 200 280
    压力峰值/MPa 0.866 0.895 0.916
    稳定压力/MPa 0.66 0.714 0.75
    压力超调量/% 31.2 25.35 22.1
    压力峰值时间/s 0.08 0.085 0.089
    压力稳定时间/s 0.132 0.135 0.143
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    表  6  一级密封泄漏面积对压力P1的影响

    面积s/mm2 0.05 0.12 0.2
    压力峰值/MPa 2.582 2.572 2.557
    稳定压力/MPa 2.44 2.443 2.446
    压力超调量/% 5.82 5.28 4.54
    压力峰值时间/s 0.014 0.014 0.014
    压力稳定时间/s 0.138 0.138 0.138
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    表  7  一级密封泄漏面积对压力P2的影响

    面积s/mm2 0.05 0.12 0.2
    压力峰值/MPa 0.905 0.906 6 0.907 5
    稳定压力/MPa 0.730 8 0.731 1 0.731 3
    压力超调量/% 23.84 24 24.1
    压力峰值时间/s 0.086 0.084 0.084
    压力稳定时间/s 0.162 0.162 0.162
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    表  8  二级密封泄漏面积对压力P1的影响

    面积s/mm2 0.005 1 2
    压力峰值/MPa 2.563 2.561 2.559
    稳定压力/MPa 2.448 2.452 2.454
    压力超调量/% 4.7 4.445 4.28
    压力峰值时间/s 0.014 0.014 0.014
    压力稳定时间/s 0.142 0.13 0.122
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    表  9  二级密封泄漏面积对压力P2的影响

    面积s/mm2 0.005 1 2
    压力峰值/MPa 0.907 0.846 0.791
    稳定压力/MPa 0.731 0.712 0.601
    压力超调量/% 24.08 18.82 31.6
    压力峰值时间/s 0.087 0.071 0.059
    压力稳定时间/s 0.155 0.215 0.319
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  • 收稿日期:  2020-01-22
  • 刊出日期:  2021-06-01

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