調(diào)節(jié)閥流量特性及動態(tài)性能研究.pdf

1、調(diào)節(jié)閥又稱控制閥，是工藝管路中的最終控制元件，在各個行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。隨著市場的快速發(fā)展，調(diào)節(jié)閥的需求量在不斷的增加，同時對調(diào)節(jié)閥產(chǎn)品的要求也越來越高。而現(xiàn)有的調(diào)節(jié)閥在應(yīng)用過程中存在著諸多問題，如泄漏大、易堵卡、流量系數(shù)小、調(diào)節(jié)范圍小、振動，嘯叫等等。這對調(diào)節(jié)閥的發(fā)展是一個很大的制約。本論文就是從調(diào)節(jié)閥的整體結(jié)構(gòu)出發(fā)，分析調(diào)節(jié)閥的內(nèi)流特性，找到影響調(diào)節(jié)閥動態(tài)特性的關(guān)鍵因素，這對調(diào)節(jié)閥的發(fā)展有著重要的理論意義和實(shí)用價值。本文所做的主要

2、工作有:
　　 (1)通過介紹調(diào)節(jié)閥的發(fā)展歷史以及國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，分析出我國調(diào)節(jié)閥存在的問題，進(jìn)而確立本課題研究的主要內(nèi)容、技術(shù)路線及創(chuàng)新之處。
　　 (2)介紹調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)原理，通過對流體力學(xué)中伯努利方程分析可知，調(diào)節(jié)閥在實(shí)際工況中相當(dāng)于一個局部阻力可變的節(jié)流元件。文中簡化并推導(dǎo)出調(diào)節(jié)閥流量方程，并根據(jù)其固有流量特性（快開、線性、等百分比、拋物線）的分類，推導(dǎo)不同流量特性下的閥口過流面積與流量之間的關(guān)系式。
　

3、　 (3)通過三維建模軟件對所設(shè)計(jì)的套筒式調(diào)節(jié)閥內(nèi)部流場進(jìn)行建模，并通過CFD仿真軟件FLUENT對套筒式調(diào)節(jié)閥的內(nèi)部流場進(jìn)行數(shù)值模擬。通過仿真結(jié)果與理論計(jì)算值對比，分析調(diào)節(jié)閥的流量特性。
　　 在理想狀態(tài)下計(jì)算的可視化結(jié)果中，當(dāng)調(diào)節(jié)閥的閥口處于全開狀態(tài)時，閥口過流面積大，閥芯前后的壓力損失比較小，進(jìn)出口之間的壓力變換比較平緩，相對流速較小;當(dāng)閥口過流面積減小時，流阻增大，閥芯前后的壓力損失也相應(yīng)增大，閥口處的流速增加，流場中

4、渦流和空穴現(xiàn)象出現(xiàn)的幾率明顯增多。
　　 (4)套筒式調(diào)節(jié)閥在動作過程中，由于介質(zhì)是直接作用在閥芯上的，這樣就會使得閥芯承載的不平衡力明顯增加。當(dāng)閥芯設(shè)計(jì)中采用平衡孔后，介質(zhì)通過平衡孔進(jìn)入閥芯背面，即閥芯上下兩個容積腔溝通，閥芯所受的不平衡力明顯減小。為研究調(diào)節(jié)閥的動態(tài)特性，本論文首先通過理論分析，將帶平衡孔的套筒式調(diào)節(jié)閥模型進(jìn)行簡化，建立數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出調(diào)節(jié)閥在工作點(diǎn)附近的動態(tài)特性;其次，通過Fluent動網(wǎng)格技術(shù)進(jìn)行仿真研究