高壓氣體狀態(tài)下閥口流動(dòng)特性研究.pdf

1、高壓氣動(dòng)系統(tǒng)功率重量比大，相對(duì)低壓系統(tǒng)剛度高，有較好的動(dòng)態(tài)性能，有利于實(shí)現(xiàn)高速化和元件小型化，使氣動(dòng)技術(shù)有著更廣闊的應(yīng)用空間。然而，現(xiàn)有氣動(dòng)理論的研究主要是針對(duì)低壓氣動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)于高壓氣動(dòng)理論的研究，缺乏相應(yīng)的研究方法和完整的理論。由于高壓氣動(dòng)系統(tǒng)在氣體流動(dòng)特性具有不同的特點(diǎn)，不能簡(jiǎn)單采用低壓氣動(dòng)理論，需要從高壓氣體本質(zhì)特性上著手，進(jìn)行相應(yīng)分析。
　　 本文對(duì)高壓氣體通過(guò)節(jié)流口的特性及固定容積容器充放氣過(guò)程進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究，其

2、目的在于建立相應(yīng)的高壓氣體運(yùn)動(dòng)模型，為高壓電—?dú)獗壤y的研制提供理論基礎(chǔ)。
　　 首先，運(yùn)用實(shí)際氣體熱力學(xué)以及氣體動(dòng)力學(xué)方程，采用范德瓦爾狀態(tài)方程對(duì)高壓氣體進(jìn)行描述，基于不同的能量關(guān)系建立了相應(yīng)的質(zhì)量流量特性方程，并與理想氣體質(zhì)量流量特性方程進(jìn)行對(duì)比分析，得到了符合實(shí)際的質(zhì)量流量特性方程。在此基礎(chǔ)上對(duì)高壓容器定容積充放氣過(guò)程進(jìn)行分析，建立了容器內(nèi)部實(shí)際氣體數(shù)學(xué)模型。
　　 對(duì)此模型進(jìn)行仿真，結(jié)果表明實(shí)際氣體充放氣過(guò)程在低

3、壓情況下與理想氣體吻合較好，偏差較小，而隨著氣體初始?jí)毫Φ脑黾?，?shí)際氣體模型和理想氣體模型的差異更加明顯，實(shí)際氣體模型更加符合實(shí)際情況。
　　 其次，通過(guò)建立固定容器充放氣模型，采用有限體積法對(duì)充放氣過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬。結(jié)果表明：充放氣過(guò)程中，放氣口處氣體狀態(tài)變化屬于等熵絕熱過(guò)程，并且容器內(nèi)部壓力、溫度場(chǎng)等基本是均勻分布，通過(guò)監(jiān)測(cè)進(jìn)出口質(zhì)量流量的變化趨勢(shì)上發(fā)現(xiàn)，理論模型仿真與數(shù)值模擬結(jié)果有著很好的一致性。
　　 最后，采用