直通式截止閥的流場(chǎng)分析對(duì)比與試驗(yàn)研究.pdf

1、截止閥廣泛的應(yīng)用在管路系統(tǒng)中，在系統(tǒng)調(diào)節(jié)方向和流體傳動(dòng)中承擔(dān)著重要作用，通過不同的閥芯開度用來調(diào)控管路出口處流體介質(zhì)壓力的大小與流量。所以，了解流體在閥腔體內(nèi)部的流動(dòng)規(guī)律，有助于合理的選擇閥芯結(jié)構(gòu)和流體介質(zhì)的流向有著重要意義。而隨著CFD技術(shù)的不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用，為研究閥體內(nèi)流場(chǎng)提供了一種可行的方法。論文以一種直通式截止閥作為研究對(duì)象，通過數(shù)值分析和試驗(yàn)研究相結(jié)合對(duì)比的方法，分別在流體介質(zhì)不同的流向下，分析和對(duì)比兩種流向下閥體內(nèi)流場(chǎng)的特

2、性及其穩(wěn)定性，并對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算分析，同時(shí)對(duì)該截止閥進(jìn)行試驗(yàn)加以驗(yàn)證。具體內(nèi)容可歸納如下：
　　論文依據(jù)所提供的的直通式截止閥參數(shù)，加以計(jì)算設(shè)計(jì)并作出CAD圖紙，根據(jù)閥門的結(jié)構(gòu)尺寸，使用常用的三維建模軟件solidworks，對(duì)該截止閥閥體、支架、手輪、閥蓋、閥瓣和連接件結(jié)構(gòu)構(gòu)建三維模型并加以裝配。抽取出截止閥的內(nèi)流道，應(yīng)用CFD網(wǎng)格技術(shù)，使用結(jié)構(gòu)性適應(yīng)強(qiáng)的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格對(duì)該截止閥的閥體流道運(yùn)算區(qū)域進(jìn)行離散化處理，用ICEM來生成

3、網(wǎng)格。
　　基于N-S控制方程和標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型，讓閥處在十個(gè)不同的開度下，對(duì)其流道內(nèi)流場(chǎng)的流動(dòng)進(jìn)行定常穩(wěn)態(tài)三維數(shù)值模擬分析。求得在相同的邊界條件下閥體內(nèi)部的壓力、速度、和速度矢量分布圖。依據(jù)得到的云圖，分析對(duì)比兩種不同介質(zhì)流向下腔體內(nèi)部的壓力、速度等的計(jì)算數(shù)據(jù)，找出其相似點(diǎn)和不同點(diǎn)。
　　對(duì)該截止閥進(jìn)行試驗(yàn)研究，分別將介質(zhì)從低進(jìn)高出和高進(jìn)低出兩個(gè)方向進(jìn)行外特性試驗(yàn)，得出試驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制出截止閥在不同開度下的流量、流阻特性曲

4、線圖。將試驗(yàn)結(jié)果和模擬分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比研究，試驗(yàn)驗(yàn)證了模擬計(jì)算的正確性和可行性，依據(jù)試驗(yàn)和模擬結(jié)果在文中說明介質(zhì)低進(jìn)高出與高進(jìn)低出時(shí)截止閥各自有什么特點(diǎn)。
　　為進(jìn)行進(jìn)一步的探索研究，在相同的閥體腔道內(nèi)，對(duì)閥門進(jìn)行優(yōu)化分析，通過修改閥瓣結(jié)構(gòu)，對(duì)比兩種不同閥瓣結(jié)構(gòu)下流場(chǎng)的穩(wěn)定性和閥門外特性，得到在不同閥瓣結(jié)構(gòu)時(shí)流場(chǎng)的特性曲線圖。表明內(nèi)旁通結(jié)構(gòu)的閥瓣更有利于流體介質(zhì)的流通，能夠一定程度上減小流體的流動(dòng)阻力，也能減小介質(zhì)流向?yàn)楦哌M(jìn)低出時(shí)