阀芯密封结构对O型密封圈稳定性的影响分析

建立先导式活塞截止阀的数字样机,分析其工作原理,并借助计算流体力学仿真软件FLUENT,进行数值模拟仿真分析阀芯密封结构对O型密封圈的稳定性影响。结果表明:通用O型密封圈轴向密封标准不适用本阀芯密封;本阀芯新型密封结构中凸台直径增加、凸台宽度增加、进口压力降低,均会引起O型密封圈稳定性增加;同时为先导式活塞截止阀以及其他阀门的阀芯密封结构设计及优化提供理论参考。     

基于ANSYS Workbench的直通式截止阀流道的分析

以直通式截止阀为模型进行研究,在阀体中利用阀芯的跨度来控制阀道中介质的流量,达到控制阀门出口的流体压力的目的。运用Solid Works对直通式截止阀的结构进行建模,并运用ANSYS Workbench软件中的Fluid Flow(Fluent)和Fluid Flow(CFX)模块对其流道的压力进行分析,当介质在相同压力的情况通过不同开度的流道分析流道压力的变化情况,从而获得其压力图和流线图,为提高和优化截止阀内流道结构和性能提供理论依据。     

基于Fluent的不同阀芯与阀体组合的数值模拟研究

从理论上分析液压节流阀的最佳结构形状,利用Fluent软件对不同结构阀芯与阀体组合形式内的流场和压力梯度进行分析。分析得出:单独改进阀座或阀芯时,阀芯对内部流体流动影响较大;在所建立的模型中,双锥面阀座与单锥面阀芯结构的组合阀内流体流动最稳定。     

截止阀内部瞬态流动特性研究

为得到截止阀启闭过程中流动特性对自身性能的影响规律,对截止阀内部瞬态流动特性进行研究。在不同开度的情况下,应用仿真软件进行模拟分析,结果表明：当开度小于30°时,截止阀阀芯结构内部高压区域的压力急剧增大,压力分布密集,截止阀流阻因数提高;当开度大于70°时,截止阀阀芯结构内部高压区域的压力相对减小,压力分布平缓,截止阀流阻因数降低,此时有利于提高截止阀的流通性能。将流阻因数作为衡量截止阀流通性能的评判标准,在整个开启过程中,截止阀开度越小,阀芯所受管道振动与冲击越大,越不利于流量调节。     

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。     

节流截止阀阀芯端面形状对线性度的影响

以螺纹插装阀上某型号的节流截止阀作为研究对象,建立不同端面形状节流槽的阀芯,通过理论计算结果与Fluent数值模拟结果进行对比,对不同端面形状节流槽的阀芯在不同开度下与流量的关系进行分析,比较不同形状的节流槽对阀芯线性度的影响,选取较好的阀芯线性度的阀芯端面形状。     

大通径气动截止阀启闭过程流动特性研究及低噪声优化

截止阀的流动特性是反映其工作性能的重要指标,目前这方面的仿真研究多集中于三维稳态和二维瞬态分析。建立了截止阀阀芯启闭过程流道动网格模型,采用网格光顺及局部重构的方法对大通径气动截止阀的启闭过程进行三维瞬态数值仿真,分析速度、压力、湍流动能等流场参数的动态变化规律。同时,根据瞬态仿真结果,将阀口的锥面倒圆并设计了一种安装在出口处的导流挡板,仿真结果表明优化后的平均声功率级降低了10 dB左右,有效降低了截止阀内部气流噪声的声功率级。为改善大通径气动截止阀的流体噪声提供了参考。     

某空调用截止阀流通性能分析与试验研究

为获得某空调用铜制截止阀流量系数,利用前处理软件HyperMesh对该截止阀流体计算域进行网格划分,之后利用通用流体仿真软件HyperWorks CFD进行仿真计算。计算结果表明：该型截止阀的流量系数为0.601 m³/h。为验证仿真计算结果的有效性和准确性,对该型截止阀进行了10次流通性能测试,仿真与测试结果偏差均在5%以内,证明了仿真方法和数据可靠,该分析可以为空调用铜制截止阀的流通性能设计提供参考。     

弹性单向阀阀芯设计与密封分析

非金属阀芯具有安全稳定、生物相容性好的优势,为了拓展非金属弹性阀芯在医用射流中的应用,设计双突起结构的聚氨酯材料的单向阀阀芯结构代替金属阀芯和弹簧,从而实现对流体介质的控制。基于弹性材料的非线性力学响应,利用Ansys Workbench进行不同预压缩量下的计算分析。结果表明:设计的非金属单向阀阀芯预压缩量为0. 1 mm时阀芯密封效果最佳;针对弹性阀芯,最大等效应力出现的位置与最大形变位置存在一定差异,设计过程中应当分别考虑。流体和弹性材料相互作用过程中流场的变化和阀芯的关键承载部位,内环突起的尺寸、加工质量和材料性能将决定弹性阀芯的动密封性能。     

直角截止阀噪声特性分析及优化设计

针对直角截止阀振动噪声较大的实际问题,建立了某型号直角截止阀的流场结构,并利用CFD数值计算方法对其在不同开度下的压力、速度和湍流动能进行了计算。计算结果显示,直角截止阀在阀口位置具有明显的空化现象和湍流噪声,且阀口开度越小,噪声问题越明显。针对该问题,对直角截止阀的阀芯、阀座和回油腔流道结构进行了低噪声优化设计和计算分析。计算结果表明,优化后的新型直角截止阀与原阀相比,空化系数减小了10%以上、湍流噪声降低了20 dB以上,具有良好的低噪声性能。     

梭式爆破保护装置结构优化设计

为了对梭式爆破保护装置进行结构优化,提高爆破保护装置在关闭时的动态特性,以ADINA软件为平台,对DN50梭式爆破保护装置的不同结构进行优化,并通过流场数值模拟进行对比分析,得出合理的梭式爆破保护装置的结构模型,根据对阀芯优化后的模型分析,得出合理的阀芯设计有利于减小水击,减小流体能量损耗;验证了在爆破关闭时阀芯受力平衡,压力分布对称,流速分布均匀,最大压力与最大流速都最小等特点。因此,合理的流道设计对梭式爆破保护装置的结构设计是很有必要的。有利于其进一步研究与推广。     

液压换向阀径向稳态液动力的研究

为进一步研究液压换向阀的径向稳态液动力,通过对液压换向阀内部流体整体建模并考虑间隙内泄,由伯努利方程得出了径向稳态液动力的求解方式;运用CFD软件Fluent进行了可视化分析,以阀对称面的x方向以及阀芯周向为切入点,详细研究了阀芯所受径向力。结果表明,由于换向阀结构仅是平面对称而并非轴对称,液体流动会在阀芯台阶和阀杆处造成不均匀分布的液动力,导致阀芯呈整体偏心趋势并产生液压卡紧力,对滑阀卡紧力补偿时应予以考虑。     

直流式截止阀流通能力的研究

为提高截止阀的流通能力,分析了直流式截止阀流通能力的影响因素.通过研究直流式截止阀的主要设计尺寸,探讨了阀座进出口的截面形状、截面面积以及中腔直径、阀瓣形状和阀座相对位置对流通能力的影响.利用有限元分析法得出计算数据,根据判定准则和最终分析数据找到提升直流式截止阀流通能力的关键因素,对直流式截止阀的设计提出了指导意见.     

大口径高温高压Y形截止阀的设计

介绍了Y形截止阀的结构特点和阀门流道的结构设计,计算了介质通过截止阀时的流阻及压降,分析了流道形式和流通面积等对压降的影响,论证了流体在阀门流道中的速度变化形态以及阀门设计的合理性.     

基于ANSYS Workbench的某航空发动机截止阀优化设计

截止阀作为航空设备的重要元件,实现了介质传输、截止、调节等功能,其结构强度直接影响到航空设备的安全可靠运行。本文以某航空发动机用截止阀为研究对象,用Solidworks2016软件建立三维实体模型,导入有限元软件ANSYS Workbench进行有限元分析,得到了截止阀的前六阶模态频率,进行了模拟瞬间冲击作用下的响应谱分析,得到等效应力云图。结果表明,在阀本体和法兰盘结合处位置承受Z方向(垂直)应力过大,易造成截止阀断裂,对其结构进行优化设计并再次验证其强度,提高了工作效率,缩短设计周期。     

高粘度流体在三维内肋管中层流强化传热性能研究

以润滑油为工质,采用正交原理试验设计方法,对高粘度流体在叉排列三维内肋管中的流动和传热性能进行了研究。结果表明:离散的三维内肋结构能够促进高粘度流体在较低的雷诺数下完成从层流向湍流的转变。说明在高粘度流体的换热问题中,采用三维内肋管可以有效促进流态转变,并因此获得明显的传热强化效果;对试验数据采用最小二乘法进行多元线性回归,获得了三维内肋管中高粘度流体在层流区的流阻和换热准则方程式;根据Webb定义的热力性能系数,作为强化传热性能的判断指标,得到了性能最优的三维肋结构组合,为结构优化指出了方向。     

一种自动流量平衡阀的实验研究

针对利用CFD软件分析得到的一类自动流量平衡阀计算模型,进行了大量的实验研究,获得了平衡阀的压差流量特征曲线关系以及阀芯侧面通流孔设计的流量系数计算公式,实验还对阀芯通孔几何形状的线性修正进行了大量的研究。结果表明,利用实验进行通流孔微调修正的自动流量平衡阀CFD计算模型具有较高的流量控制精度。     

稳压器喷雾阀阀芯倒角尺寸对流动的影响

V型旋转式阀芯具有流阻小,切断性能好,调节精度较高的特点。为了减小阀芯旋转时流体在阀芯和阀座棱边上剪切力以及阀门形阻系数,通常在阀芯的棱边上加工倒角来达到此目的,研究稳压器喷雾阀V型阀芯棱边不同倒角尺寸时,阀内流体流动时在阀芯与阀座上的产生的剪切力大小,以及阀芯棱边取不同倒角尺寸时对流动的各参数的影响。采用CFD软件fluent,基于RANS方程,采用有限体积法进行空间离散,使用K-ε湍流模型和SIMPLE算法,针对阀芯不同的倒角尺寸,计算稳压器喷雾阀V型阀芯在关闭时阀门的体积流量,湍流参数,壁面剪切力,形阻系数等各种参数。得到阀芯倒角对流动参数的影响规律。     

多路阀阀芯流固热耦合研究

针对多路阀高压大流量,流道结构复杂,节流温升大,造成阀芯易卡滞的问题,采用流固热耦合分析方法对阀芯进行了仿真研究。采用非线性有限元软件ADINA分别建立了阀芯固体模型和阀芯区域流道的流体模型,设置了流固热耦合边界条件,流体计算应用了k-ε湍流模型。在仿真中设置进油压力30 MPa,进油流速0.5 m/s,阀芯初始温度20℃,进油温度分别设置为25, 30, 35, 40℃。通过研究获得阀芯温度受影响区域在与油液接触处,远离油液的区域阀芯温度变化不大,阀芯上节流槽受油液温度影响最大,说明合理设计节流槽结构可降低温度效应对阀芯的影响,阀芯变形主要产生在回油区域,油液温度越高阀芯变形越大,阀芯卡死将产生于回油附近区域,同时随着油液温度的增加,阀芯变形加大,工作腔压力将上升,回油流速将下降。     

液压锥阀内部流场的可视化分析

利用Fluent计算流体软件对液压锥阀的内部流场进行分析,经对阀芯不同开口量的可视化分析,采用标;住紊流模型模拟了内部流体的流动状态及漩涡的产生区域,并对其稳态液动力进行了分析,可为阀的整体性能和结构优化提供参考依据：