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原文传递蝶阀开度电液比例控制系统研究

论文题名：	蝶阀开度电液比例控制系统研究
关键词：	船舶工程;压载水舱;蝶阀;开度液压控制系统;流场特性
摘要：	船舶压载水系统是船舶体系的生命力系统，其可以通过控制水舱的灌注和排出来调节船舶沉浮状态，保证船舶安全平稳运行。蝶阀因其结构紧凑、流量系数大，易实现大流量、大口径的流体输送等特点被广泛应用于船舶压载水系统中。本文以压载水舱DN250蝶阀为研究对象，针对传统式开关控制系统的不足设计了蝶阀开度电液比例控制系统，实现了开启角度的连续控制；同时借助遗传算法对系统动态性能进行了优化研究；分析并讨论了蝶阀流场特性及其合理工作开度范围。论文工作及相关结论如下：　　首先，针对现有船用蝶阀启闭液压控制系统存在的不足，研究和探讨了本课题的总体设计方案；同时分析了蝶阀开度液压控制系统的功能需求及其重要技术参数。依据系统的整体设计方案，建立数学模型，分析并得到控制系统的传递函数，并就影响系统动态特性的相关参数进行了探讨。　　其次，基于AMESim液压控制系统仿真软件，对控制系统的动态性能在非PID控制、常规PID控制及基于遗传算法优化的PID控制三种情况下进行了对比分析。结果表明：引入遗传算法优化后的系统更稳定且无震荡，得到蝶阀开启时间为25.2s，开启角度为90.015°，系统最大偏差为0.017°，符合系统的控制要求。　　最后，借助 FLUENT流体分析软件，对DN250中心型蝶阀模型在不同开度下的流场特性进行了恒速定常流数值模拟及分析，同时探讨了流阻系数、流量系数以及水动力矩系数与蝶阀开度的关系。结果表明：开度小于30°时，流阻系数和流体扰动较大，易造成大量的能量损耗，不利于蝶阀的长期有效工作；开度大于60°时，流阻系数较小，流线形态平稳且能量损耗低，有利于提升蝶阀的工作效率；开度70°时，流场的水动力矩系数达到峰值0.193，可成为蝶阀的工作开度首选。　　综上所述，本文针对压载水舱管道蝶阀设计了其开度控制系统，并对系统动态性能进行了优化研究；同时结合流场特性对蝶阀合理工作开度进行了探讨。研究结果可为船舶液动蝶阀开度液压控制系统的设计和研究提供理论依据。
作者：	于娜
专业：	机械设计及理论
导师：	杨志贤
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文