本文關(guān)鍵詞：高壓氣動(dòng)溢流先導(dǎo)式減壓閥動(dòng)態(tài)特性仿真及優(yōu)化研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：以高壓氣體作為介質(zhì)的高壓氣動(dòng)系統(tǒng),具有功率密度高、瞬間膨脹性大等特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于航空航天、天然氣工業(yè)等領(lǐng)域。高壓自力先導(dǎo)式減壓閥作為高壓氣動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一,其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制難度高,傳統(tǒng)的樣機(jī)試驗(yàn)、靜態(tài)公式計(jì)算、經(jīng)驗(yàn)優(yōu)化等設(shè)計(jì)方法難于滿足用戶對(duì)高壓自力先導(dǎo)式減壓閥工作穩(wěn)定、響應(yīng)迅速的運(yùn)行要求；尤其在高壓變工況下,減壓閥工作穩(wěn)定性問題更加突出,極易造成閥及管路系統(tǒng)振動(dòng)或閥后用戶處的瞬時(shí)高壓,產(chǎn)生嚴(yán)重的安全隱患。為有效應(yīng)對(duì)高壓變工況下的不穩(wěn)定性問題,研發(fā)了高壓溢流先導(dǎo)式減壓閥結(jié)構(gòu),并對(duì)其動(dòng)態(tài)特性開展了理論分析、Simulink仿真及遺傳優(yōu)化的研究工作,為高壓氣動(dòng)自力先導(dǎo)式減壓閥的系列化設(shè)計(jì)及閥管路穩(wěn)定性的提供技術(shù)理論支持： (1)運(yùn)用理論技術(shù)與CFD軟件模擬相結(jié)合的分析方法,得出在高壓工況下,溢流先導(dǎo)式減壓閥的主閥、導(dǎo)閥選用平衡閥芯式結(jié)構(gòu),導(dǎo)閥加入溢流孔結(jié)構(gòu)及導(dǎo)閥內(nèi)設(shè)置均流罩的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使動(dòng)態(tài)過程具有超調(diào)量小、調(diào)壓精度高、反應(yīng)迅速、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)；模擬計(jì)算出主閥、導(dǎo)閥及溢流孔閥口有效流量系數(shù),為高壓先導(dǎo)式減壓閥系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析所需參數(shù)的確定提供依據(jù)； (2)通過考慮介質(zhì)的不同流動(dòng)狀態(tài)、閥口的結(jié)構(gòu)形式及各部件的受力情況,基于熱力學(xué)定理、質(zhì)量守恒定律、.動(dòng)量定理等理論,建立高壓自力先導(dǎo)式減壓閥動(dòng)態(tài)系統(tǒng)數(shù)學(xué)微分方程,為Matlab/Simulink軟件建立動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)方塊圖奠定數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)； (3)借助Matlab/Simulink動(dòng)態(tài)仿真軟件,建立高壓自力先導(dǎo)式減壓閥仿真方塊圖,采用非線性求解器ode23s,分析了各個(gè)工藝結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)進(jìn)口壓力20MPa、出口壓力8MPa變工況下高壓氣動(dòng)溢流先導(dǎo)式減壓閥的動(dòng)態(tài)響應(yīng)影響,從而找出對(duì)閥后壓力較大影響的主要參數(shù),為系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性優(yōu)化確定了待優(yōu)化的參數(shù)變量； (4)將遺傳算法理論應(yīng)用到高壓自力先導(dǎo)式減壓閥動(dòng)態(tài)特性優(yōu)化中,利用不同優(yōu)化準(zhǔn)則創(chuàng)建不同目標(biāo)函數(shù),再通過設(shè)定待優(yōu)化變量的優(yōu)化區(qū)間及遺傳算法參數(shù),對(duì)原有結(jié)構(gòu)的高壓溢流先導(dǎo)式減壓閥進(jìn)行了動(dòng)態(tài)性能優(yōu)化,優(yōu)化結(jié)果表明：基于Adaptive feasible的ITAE準(zhǔn)則創(chuàng)建的目標(biāo)函數(shù)是較適合于高壓先導(dǎo)式減壓閥動(dòng)態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)及遺傳算法參數(shù)。
【關(guān)鍵詞】：先導(dǎo)式減壓閥 高壓自力式減壓閥 Simulink 動(dòng)態(tài)特性 優(yōu)化 遺傳算法
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH138.52
【目錄】：

• 目錄5-7
• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 插圖索引10-12
• 附表索引12-13
• 第1章 緒論13-24
• 1.1 研究背景及意義13-14
• 1.1.1 研究背景13
• 1.1.2 研究意義13-14
• 1.2 減壓閥動(dòng)態(tài)特性的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 減壓閥的類型及工作原理16-21
• 1.3.1 以受力方式分類16-18
• 1.3.2 以動(dòng)作原理分類18-20
• 1.3.3 本文所研究的高壓溢流先導(dǎo)式減壓閥20-21
• 1.4 減壓閥運(yùn)行不穩(wěn)定的原因分析21
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容21-22
• 1.6 本章小結(jié)22-24
• 第2章 高壓溢流先導(dǎo)式減壓閥結(jié)構(gòu)選型依據(jù)及閥口流量系數(shù)的數(shù)值模擬24-34
• 2.1 高壓先導(dǎo)式減壓閥主導(dǎo)閥閥芯結(jié)構(gòu)選型的理論依據(jù)24-27
• 2.1.1 非平衡閥芯式減壓閥24-26
• 2.1.2 平衡閥芯式減壓閥26-27
• 2.2 高壓工況下先導(dǎo)閥溢流孔的設(shè)計(jì)依據(jù)27-28
• 2.3 高壓工況下均流罩對(duì)先導(dǎo)閥內(nèi)部流場(chǎng)影響的數(shù)值模擬28-31
• 2.3.1 先導(dǎo)閥流道建模與網(wǎng)格劃分29
• 2.3.2 先導(dǎo)閥內(nèi)部流場(chǎng)分析29-31
• 2.4 主導(dǎo)閥及溢流孔閥口流量系數(shù)的數(shù)值模擬31-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第3章 高壓溢流先導(dǎo)式減壓閥數(shù)學(xué)模型的建立34-44
• 3.1 數(shù)學(xué)模型建立的基本假設(shè)34
• 3.2 數(shù)學(xué)微分方程建立的理論基礎(chǔ)34-37
• 3.2.1 質(zhì)量微分方程的建立35
• 3.2.2 壓力微分方程的建立35-36
• 3.2.3 節(jié)流口質(zhì)量流量方程的建立36-37
• 3.2.4 機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)微分方程的建立37
• 3.3 高壓溢流先導(dǎo)式減壓閥動(dòng)態(tài)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立37-43
• 3.3.1 各個(gè)腔體間的質(zhì)量流量方程38-41
• 3.3.2 主導(dǎo)閥力平衡微分方程41-42
• 3.3.3 高壓溢流先導(dǎo)式減壓閥各腔內(nèi)壓力微分方程42-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第4章 高壓氣動(dòng)溢流先導(dǎo)式減壓閥動(dòng)態(tài)特性仿真44-60
• 4.1 Matlab/Simulink軟件簡(jiǎn)介44
• 4.2 Simulink仿真過程44-45
• 4.3 Simulink動(dòng)態(tài)系統(tǒng)方塊圖的建立45-48
• 4.4 求解器的設(shè)定48
• 4.5 先導(dǎo)式減壓閥的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響48-59
• 4.6 本章小結(jié)59-60
• 第5章 高壓氣動(dòng)溢流先導(dǎo)式減壓閥動(dòng)態(tài)特性的優(yōu)化60-70
• 5.1 遺傳算法及其基本思想60-61
• 5.2 目標(biāo)函數(shù)的創(chuàng)建61-62
• 5.3 適應(yīng)度函數(shù)的設(shè)計(jì)62-63
• 5.4 遺傳算法參數(shù)的設(shè)定63-65
• 5.4.1 待優(yōu)化變量參數(shù)及其可行域的選取63
• 5.4.2 遺傳算子的設(shè)定63-64
• 5.4.3 遺傳優(yōu)化前后對(duì)比64-65
• 5.5 不同遺傳算法參數(shù)設(shè)定的影響65-66
• 5.6 不同目標(biāo)函數(shù)準(zhǔn)則對(duì)先導(dǎo)式減壓閥系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性優(yōu)化的影響66-68
• 5.7 本章小結(jié)68-70
• 總結(jié)與展望70-72
• 參考文獻(xiàn)72-77
• 致謝77-78
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文78-79
• 附錄B 各腔壓力S函數(shù)模塊程序79-85

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：高壓氣動(dòng)溢流先導(dǎo)式減壓閥動(dòng)態(tài)特性仿真及優(yōu)化研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：471280