【摘 要】
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可调动态流量平衡阀是暖通空调系统水力平衡的关键一环,其性能的优劣对系统的稳定、能耗的降低、系统设备配置的简化及系统所占空间和重量的降低有至关重要的作用。以团队与中国船舶集团有限公司第×××研究所的合作项目为基础,与团队成员合作研发了一种流量调节范围宽、控制精度高的可调动态流量平衡阀,采用了V型流量调节球阀和定压差调压器的组合结构。在调研国内外文献基础上,开展了其动态特性及流量控制精确性研究:（1）
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可调动态流量平衡阀是暖通空调系统水力平衡的关键一环,其性能的优劣对系统的稳定、能耗的降低、系统设备配置的简化及系统所占空间和重量的降低有至关重要的作用。以团队与中国船舶集团有限公司第×××研究所的合作项目为基础,与团队成员合作研发了一种流量调节范围宽、控制精度高的可调动态流量平衡阀,采用了V型流量调节球阀和定压差调压器的组合结构。在调研国内外文献基础上,开展了其动态特性及流量控制精确性研究:（1）调研了可调动态流量平衡阀产品结构类型及国内外研究方法现状,设计了一种结构紧凑、调节范围广及控制精度高的可调动态流量平衡阀结构,介绍了其工作原理,推导了调压器阀芯膜片运动组件的运动微分方程、各腔室压力微分方程及流量连续性方程,建立了可调动态流量平衡阀系统动力学模型。（2）建立了可调动态流量平衡阀Matlab/Simulink系统动力学仿真模型,对阀门的动态特性及流量控制精确性进行数值模拟,得到了各结构参数对其动态性能及控制精度的影响规律、不同压差阶跃干扰对流量动态特性的影响规律及30～300k Pa全压差范围内流量控制精确性曲线。对初步设计的阀门进行流量控制精确性及动态特性试验,试验结果表明:Matlab/Simulink数值模拟精度较差且阀门的流量控制精度达不到全压差范围内±6.5%的要求。（3）针对Matlab/Simulink数值模拟精度较差的问题,利用S函数开发Matlab/Simulink-Fluent联合仿真接口,实现阀芯膜片运动组件所受轴向介质力与其运动参数的双向传递。对比初步设计阀门的流量控制精确性及动态特性联合仿真与试验数据,验证联合仿真方法具有更高的数值模拟精度。（4）运用引入增强支配关系的改进NSGA-II算法对各关键参数进行优化,提高可调式动态流量平衡阀的动态调节性能及流量控制精确性。对优化后的平衡阀再次进行流量控制精确性及动态特性试验,验证优化后的样机是否满足±6.5%的流量控制精度要求及是否具有较好的动态特性。对比优化后阀门的试验及数值模拟结果,再次验证联合仿真具有良好的数值模拟精度。通过上述研究可得:优化后的阀门流量控制精度在±4.6%以内,完全满足用户提出的±6.5%流量控制精度要求,且具有较好的动态特性。联合仿真数值模拟精度可以达到2%以内,对可调动态流量平衡阀的研发具有重要指导意义。
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