Efecto de la Rugosidad de la Superficie del Espacio del Válvula Deslizante en las Propiedades de Transporte de Partículas
Autores: Zhang, Jin; Du, Ranheng; Dong, Pengpeng; Zhang, Kuohang; Wang, Shengrong; Li, Ying; Zhang, Kuo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Efecto de la Rugosidad de la Superficie del Espacio del Válvula Deslizante en las Propiedades de Transporte de Partículas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Combustible
Válvulas servo electrohidráulicas
Partículas
Rugosidad
Tiempo de migración
Fiabilidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
Las válvulas servoeléctricas electrohidráulicas de combustible son componentes clave en el sistema de control de combustible de los motores aéreos, y su rendimiento afecta directamente la regulación del empuje y la precisión de la salida de potencia. Debido a la combustibilidad del medio de trabajo en los sistemas de combustible y la falta de filtración de circulación efectiva, la retención de partículas de tamaño micrométrico dentro del espacio de la válvula puede llevar a un atasco del vástago de la válvula, lo que representa un problema crítico de fiabilidad. Este estudio, basado en la teoría fractal y el modelo de flujo bifásico líquido-sólido, propone un modelo paramétrico para espacios de válvula de superficie no ideal y analiza la dinámica de las partículas sometidas a fuerzas de arrastre, elevación y flotación en superficies rugosas. Al analizar numéricamente modelos de campo de flujo con diferentes niveles de rugosidad y compararlos con un modelo de espacio liso ideal, se estudiaron las características de migración de las partículas. Para verificar la precisión del modelo, se construyó un dispositivo experimental a gran escala basado en la teoría de similitud, y se realizaron experimentos de PIV para validación. Los resultados experimentales muestran que la posición de liberación de las partículas y la rugosidad de la superficie de la válvula afectan significativamente el tiempo de migración de las partículas. El peso de la posición de liberación sobre el tiempo de migración de las partículas es del 63%, mientras que el impacto de la rugosidad de la superficie de la válvula es del 37%. En modelos con diferentes niveles de rugosidad, el tiempo de migración de las partículas aumenta más rápidamente para valores de rugosidad superiores a Ra0.4, mientras que para valores inferiores a Ra0.4, el aumento en el tiempo de migración es más lento. Además, el estudio revela que las trayectorias de migración de las partículas son independientes de la velocidad del flujo, siendo la velocidad el único factor que afecta el tiempo de migración de las partículas. Esta investigación proporciona apoyo teórico para mejorar la fiabilidad de las válvulas servoeléctricas electrohidráulicas de combustible y ofrece una nueva perspectiva para el diseño de componentes hidráulicos altamente fiables.
Descripción
Las válvulas servoeléctricas electrohidráulicas de combustible son componentes clave en el sistema de control de combustible de los motores aéreos, y su rendimiento afecta directamente la regulación del empuje y la precisión de la salida de potencia. Debido a la combustibilidad del medio de trabajo en los sistemas de combustible y la falta de filtración de circulación efectiva, la retención de partículas de tamaño micrométrico dentro del espacio de la válvula puede llevar a un atasco del vástago de la válvula, lo que representa un problema crítico de fiabilidad. Este estudio, basado en la teoría fractal y el modelo de flujo bifásico líquido-sólido, propone un modelo paramétrico para espacios de válvula de superficie no ideal y analiza la dinámica de las partículas sometidas a fuerzas de arrastre, elevación y flotación en superficies rugosas. Al analizar numéricamente modelos de campo de flujo con diferentes niveles de rugosidad y compararlos con un modelo de espacio liso ideal, se estudiaron las características de migración de las partículas. Para verificar la precisión del modelo, se construyó un dispositivo experimental a gran escala basado en la teoría de similitud, y se realizaron experimentos de PIV para validación. Los resultados experimentales muestran que la posición de liberación de las partículas y la rugosidad de la superficie de la válvula afectan significativamente el tiempo de migración de las partículas. El peso de la posición de liberación sobre el tiempo de migración de las partículas es del 63%, mientras que el impacto de la rugosidad de la superficie de la válvula es del 37%. En modelos con diferentes niveles de rugosidad, el tiempo de migración de las partículas aumenta más rápidamente para valores de rugosidad superiores a Ra0.4, mientras que para valores inferiores a Ra0.4, el aumento en el tiempo de migración es más lento. Además, el estudio revela que las trayectorias de migración de las partículas son independientes de la velocidad del flujo, siendo la velocidad el único factor que afecta el tiempo de migración de las partículas. Esta investigación proporciona apoyo teórico para mejorar la fiabilidad de las válvulas servoeléctricas electrohidráulicas de combustible y ofrece una nueva perspectiva para el diseño de componentes hidráulicos altamente fiables.