油煤浆调节阀阀杆扭矩成因分析及结构优化

用Solidworks建立油煤浆调节阀的三维实体模型,通过对阀杆机构的扭矩作用分析,应用CFX流体分析软件对流道内介质在不同压力下的流动进行仿真,研究调节阀扭矩产生的原因.以减小扭矩为优化目标,对调节阀阀芯及填料结构进行优化改进,为调节阀的优化设计提供参考方案.     

调节阀阀芯变开度振动分析

利用ANSYS软件建立丫可变压差下自动调节阀阀门内部流场模型以及阀芯模型，对流场和阀芯进行耦合力学分析阀芯的大位移运动，同时做实验验证此方法。用任意拉格朗日-欧拉（ALE）有限元计算方法分析流场。阀芯和流场有大位移运动的共同边界采用流体-固体耦合约束，并在计算中采用预测-多步校正算法，避免了反复迭代所导致的过大计算量。通过理论研究和实验发现，当由气动执行机构控制的调节阀开度调节时，阀芯有个振动的过程，且阀芯的振动是一种有规律的衰减振动。     

外展盘式控制角阀动水扭矩和动水力的应用研究

外展盘式控制角阀在高压差工况下运行时，常规的阀杆与连接块螺纹连接结构很容易出现相对转动，进而可能导致阀杆脱落，严重时甚至会引发装置安全事故。此外，高压差流体产生的动水力容易导致阀芯导向叶片磨损阀座密封面及阀座内孔，致使阀门产生动作卡涩现象，影响了阀门的控制精度。基于数值计算，分析阀芯导向叶片结构、安装角度对阀芯所受动水扭矩及动水力的影响，对工程应用中阀杆与连接块连接形式及阀芯导向叶片安装角度的选择有重要指导意义。     

先导式笼式调节阀的结构及所需执行机构驱动力的计算

本文介绍了一种先导式笼式调节阀的结构及工作原理,论述了其结构设计要点,提供了所需执行机构驱动力的计算公式,从而证明了先导式笼式调节阀在不需要加大执行机构驱动力,甚至是减小执行机构驱动力的情况下,都能满足介质压差较高且要求泄漏量小的工况场合。这种先导式笼式调节阀具有单独的压力平衡式先导阀芯和控制先导阀芯与阀塞上、下方向振动趋势的碟型弹簧,能实现双重密封。阀门关闭时形成背压力,且介质压差越大,背压力越大,阀门密封越严密,密封等级也就越高。     

车用可调阻尼减振器参数优化分析及实验验证

为了提高汽车行驶过程中不同路面的平顺性和运行稳定性,在分析阻尼调节阀结构的基础上,设计了一种具有阻尼调节阀的液压减振器。该减振器中的阀芯在衔铁推动下发生运动,实现进出油口流量与压力调节,达到减振器呈现阻尼特性的效果。研究结果表明：改变激励电压并不会造成响应时间的明显变化。增大阀芯负载压差将引起阀芯上升时间增加并达到更长的响应时间。随着阻尼系数的提高,上升时间也发生了逐渐增加。当提高衔铁质量后,阀芯可以在更短时间内完成触动响应,阀芯需经过更长时间完成上升与响应过程。通过实验验证了该可调阻尼减振器设计满足目标阻尼的要求,对提高汽车运行舒适性具有很好的理论价值,且易于推广。     

阀芯结构对节流截止阀流阻特性和内部流动特性的影响

为探索阀芯结构对节流截止阀性能的影响,基于有限体积法和标准k-ε湍流模型,在不同开度条件下,采用数值模拟的方法,研究平底、梯形和弧形三种不同阀芯结构节流截止阀的流阻特性,分析阀内部的速度和压力分布规律;并对三种阀芯结构的节流截止阀的流阻特性开展水力试验研究,数值模拟得到的阀门流量系数和流阻系数的结果与水力试验结果比较吻合。结果表明,在开度小于40%时,梯形和弧形阀芯结构的阀门较平底阀芯结构的阀门内部低压回流区有所减弱,压力分布趋于均匀,阀门流阻系数减小,更有利于阀门内部流体的流通;当开度大于55%时,三种阀芯结构的阀门流阻系数基本重合,并趋近与零;在整个开度,弧形阀芯结构的阀门流量随阀门开度变化较为均匀,更有利于阀门流量的调节。     

不同阀芯结构节流阀流阻特性研究

基于标准k-ε湍流模型对四组不同阀芯结构(平底、小弧、大弧、波浪形)调节阀流阻性能进行研究,分析流场内速度流线、压力云图,得到流动规律及阀前后压力损失,流阻系数ξ。研究表明:随着阀芯开度增加,阀内流阻系数逐渐减小。10%开度时平底阀芯结构调节阀内流阻系数最大,大弧形与波浪形阀芯结构调节阀的流阻系数最小,对比发现大弧形与波浪形阀芯结构调节阀的截阻性能较平底阀芯调节阀的流阻系数值减小9.71%;全开度下大弧、小弧阀芯以及波浪形阀芯调节阀内部流阻系数相近,平底阀芯全开度下流阻系数相较于其他三组减小了14.69%。表明该工况下,阀芯处于全开度时,平底阀芯截阻性能具有一定的优势,因此,调节阀在小开度工况下工作时可选用大弧阀芯与波浪形阀芯结构。     

套筒式调节阀结构改进及流场分析北大核心CSCD

针对套筒式调节阀因工作时阀内流体压差过高、流速快,易产生阻塞流,导致在一定开度下,阀门流通能力降低,阀内噪声增大,致使套筒、阀芯、阀座损坏等问题,以DN80套筒式调节阀为研究对象,对套筒节流孔的形状进行优化,设计出2种不同形状的节流孔样式,对比分析3种不同形状的节流孔,采用计算流体动力学(CFD)方法对其内部流场进行数值模拟,分析调节阀流道内的速度分布云图、压力分布云图和流量特性曲线,并通过试验对比其流阻系数。结果表明,优化后的内缩式套筒结构在全开时,相较于初始结构降压能力提升约13.65%、最高降速约35%、流通能力提升约22.73%,并解决了在阀门开度为100%时阀体下腔处的回流现象。内缩式套筒结构具有更好的节流减压能力,能够安全可靠地应用于2种管线对接的工作状况,同时延长了阀门的使用寿命。     

预启式调节阀振动的试验研究

预启式调节阀是一类新型的过程控制调节阀,在某些工况条件下会出现强烈振动。为了揭示其振动机理,采用微型压力传感器和三向加速度传感器,在不同的调节阀开度和压差工况下,分别测量阀芯底部流体脉动压力和阀杆振动加速度响应。对脉动压力时域信号进行幅值分析,对加速度时域信号进行谱分析。试验分析表明:调节阀内流体流动的不稳定性是引起调节阀振动的主要原因。在大开度(70%～100%)及其对应的大压差(0.25～0.27 MPa)工况下,流场最不稳定,脉动压力幅值明显增大,阀杆振动较大。需要进一步研究调节阀结构参数变化对振动的影响。     

减温水专用调节阀的设计

介绍了一种迷宫式多级降压结构调节阀能够降低进液流速和压力,避免了对金属密封面的冲刷和磨损,延长了阀门的使用寿命。阀芯和阀杆采用一体式结构,解决了压力波动产生的阀芯振动问题。     

动态压差控制阀流场及流量控制特性研究

针对变流量加热及冷却系统水力和热力失调的问题,设计一种动态压差控制阀.基于计算流体力学(CFD)方法,建立不同阀芯开度下动态压差控制阀三维流道模型.对比研究了不同阀芯开度下阀内流场分布以及流量变化,得出了动态压差控制阀在不同阀芯开度下阀内压降曲线的变化规律、阀芯节流口处速度曲线及湍动能曲线的分布规律,拟合了阀门出口流量...     

基于AMESim优先阀的动态特性的仿真

液压优先阀是液压转向系统中的关键元件之一,其性能的好坏直接影响到液压转向系统的可靠性。本文应用AMESim软件对其进行了建模,并通过仿真得出转向器开口面积及阻尼孔面积的变化对液压优先阀动态特性的影响曲线图,通过分析得到在工作负载相同的情况下,增加转向器的流量可以提高转向器的性能,从而实现对液压优先阀的优化。     

高温高压核电闸阀流固热耦合分析

以高温高压核电闸阀为研究对象,分析了流固热三场耦合的原理。数值模拟后得到流体的压力、速度和温度分布,以及闸阀的变形和应力分布。通过对闸阀施加载荷,分析压力和温度对闸阀性能的影响。模拟结果显示,流体在阀座部位产生压力波动,并在底部产生涡流,流体压力能转换成热能。在不限制闸阀整体自由变形的情况下,因热产生的变形较大,因流体压力产生的应力较大,热变形能减小闸阀因流体压力作用而产生的应力。     

插装式2D电液比例流量阀的特性研究

电液控制元件的插装化是目前移动式液压控制系统的主流发展趋势。现有的2D比例阀面向传统工业液压领域,其受到液压桥路以及压扭联轴节结构限制,无法实现插装化。提出一种新型插装式2D电液比例流量阀的结构原理,在电-机械转换器与半桥式2D阀本体之间引入双向滚子联轴节,以此实现力传递、阀芯位置反馈和阀芯直线-旋转运动的转换功能。基于线性理论推导了阀的特性方程,并利用Nyquist判据判定了阀的工作稳定性;为实现优化设计,建立基于AMESim、ADAMS和Matlab/Simulink平台的联合仿真模型,研究诸关键结构参数对动态特性的影响。最后设计并制造了样机,搭建了滚子联轴节和插装式2D阀的试验台架,研究联轴节的静动态特性及阀样机的空载流量特性、负载流量特性、泄漏特性以及频响和阶跃特性等。试验结果表明样机具有良好的工作性能。当预载荷为40 N时,联轴节的最大输出扭矩为2.3 N·m,输出角位移为0.42°,滞环为5.25%,响应时间为32.5 ms;当供油压力为12 MPa时,阀样机的空载流量为61.5 L/min,滞环为6.32%,阶跃时间为68.5 ms,幅频频宽为19.7 Hz,相频频宽为22.1 Hz。研究表明,插装式2D阀具有较好的静动态特性,是移动式电液控制系统流量控制阀的一种较理想解决方案。     

Study on the design of ball valve based on elastic ring valve seat structure and fluid characteristics and fatigue strength

Aimed at the technical problems such as the influence of granular medium on spring pre-tightening force sealing, a new ball valve based on elastic ring valve seat structure is studied. The spring plate type valve seat structure is designed to cooperate with the ball core for sealing, and the blade spring coil is used to cooperate with the ball core for sealing in the spring plate type valve seat structure. Wherein the supporting back ring supports the blade leaf spring on the outer side to enhance and protect the role of the blade spring coil. The design without the spring cavity avoids the problem of sealing failure caused by medium entering into the spring cavity and affecting the compression spring, and avoids the situation that the valve seat can be sealed with the ball core by pre-tightening the compression spring, thus avoiding the problem of sealing failure caused by the valve seat sticking on the valve body. The mechanical and flow characteristics are studied and analyzed by the ball valve characteristic test system. The stem torque, unbalance torque, flow characteristics and flow coefficient variation at different nominal diameters are analyzed. The seal allowable squeeze stress and seal surface pressure are analyzed, and the seal is stable and reliable with the seal pressure meeting the seal design criteria. The fluid dynamics simulation analyzes the velocity, pressure and flow traces of the fluid flowing through the ball valve under three opening degrees: fully closed, half open and fully open, the maximum velocity-pressure and opening degree variation curves of the inlet and outlet, the maximum velocity-pressure and opening degree variation curves of the inlet and outlet under different nominal diameters and the flow resistance coefficient curves. Static strength analysis was done for the ball core and spring plate seat structure to obtain the stress, displacement, strain and safety factor. The fatigue strength of the ball spool and spring-loaded plate seat structure was analyzed, and the total number of lives (cycles) and load factors were obtained, and the results show that the fatigue strength of the ball spool and spring-loaded plate seat structure is safe and the fatigue strength meets the requirements. Ball valve pressure test, low pressure sealing test and high pressure sealing test, valve body strength and ball valve sealing performance all meet the requirements.     

阀芯行程对角座阀流量特性影响的数值研究

采用数值模拟和实验研究相结合的方法,研究阀芯行程对角座阀流量特性的影响。将阀芯行程为10 mm和14 mm时阀内介质流量的测试数据和数值计算结果进行对比,验证了数值模拟的准确性。在此基础上,对不同行程条件下阀内的速度场、压力场和流动旋涡进行分析。结果表明：随着阀芯行程的增加,阀门出口处的低压区域逐渐向下游移动,阀内的高流速区域更集中,流动旋涡更规则;因此,在较大的行程条件下,阀内介质的流动稳定性更好,流动阻力更小,具有更高的流量系数;在阀芯弹簧受力允许的条件下,应尽可能增加阀芯行程,提高阀门流通能力。     

减压阀阀芯与孔板间距对节流性能的影响分析

使用高温高压蒸汽推动汽轮机可以实现能量的转化，而针对蒸汽的调控直接影响到能量的转化效率和系统的安全性。减压阀作为蒸汽辅助动力系统的核心部件，主要对高温高压蒸汽进行调控，使其压力和温度等参数被调节到特定范围。节流特性是减压阀的主要性能指标，以一种新型多级角式减压阀为研究对象，采用计算流体力学方法，考察了笼罩式阀芯和节流孔板的间距对节流特性的影响，具体分析了不同间距下流动特性、湍流耗散率、温度特性和压比特性等节流性能。研究结果为后续开展类似减压阀的节流优化设计提供参考。     

高压节流阀节流特征及流固耦合失效分析

以川东北地区高压裂缝性气藏开发钻井现场普遍使用的楔形节流阀为例,分析开度与节流面积、节流压降、流体速度的关系,并依据伯努利方程建立节流压降与开度、流体密度、进口流量的数学模型,采用workbench流固耦合数值模拟方法,对所述条件下的节流阀内部流场和阀芯应力分布对比分析。结果表明,楔形节流阀节流能力随开度的增大迅速减小,随流体密度、进口流量的增大而增大,在一定开度下,由于阀腔内流体的高速流动,阀芯变径台阶面与轴销连接孔位置处出现应力集中,同时阀芯节流面附近有明显漩涡产生,引起阀芯振动,容易导致断裂失效;当开度较小时,节流效果显著,含固相颗粒的流体容易造成节流阀堵塞,且高速流体对阀座冲刷引起刺漏,该分析结果与现场节流阀失效情况十分吻合。     

液压支架用大流量安全阀性能分析

安全阀是液压支架的重要保护元件，基于综采工作面上覆岩层的“砌体梁”结构力学模型，液压支架承受的是静态负载和动态负载的总和，基于此，提出了安全阀动静组合加载试验台（其中蓄能器的载荷模拟静态载荷，气体爆炸产生的载荷模拟动态载荷）。实验初始条件如下：LPG-空气混合气体爆炸前的压力为1.6 MPa,安全阀的调定压力为45 MPa,蓄能器的充液设定压力为31.5 MPa。实验结果表明：被试安全阀压力超调量为5 MPa，约为调定压力的11％，被试安全阀压力稳定时间为0.017 s。采用ANSYS Fluent对安全阀的流场进行仿真，通过高速摄像机得到了安全阀溢流过程的照片，验证了安全阀流场的仿真结果。