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。     

正反接方式下角座阀内介质的流动特性分析

针对不同连接方式下角座阀内介质的流动特性开展数值模拟和实验研究。采用RNG k-ε湍流模型, 结合标准壁面函数法, 计算阀内流场。通过流量系数的实验数据和计算结果对比, 验证了数学模型和计算方法的准确性。在此基础上, 对正接和反接方式下角座阀内的流动核心区域、速度场和压力场进行对比分析。结果表明:正接方式下, 角座阀具较高的流通能力, 阀芯附近流动核心区域的面积更大, 并且在阀门出口下侧存在较大的漩涡, 会导致流阻增加。两种连接方式下, 阀芯中央截面处均出现二次流, 其中正接方式具有更高的流动不稳定性。     

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。     

油田用往复式注聚泵锥阀工作特性仿真分析

建立了往复式注聚泵锥阀简化后的二维轴对称流场几何模型,给定进口阀的边界条件,利用Fluent软件对不同高粘度介质、不同最大开启高度下的锥阀内流场进行了数值模拟,获得了介质粘度、最大开启高度与阀进出口压差、阀隙流速、流量系数之间的定量关系.结果表明:随着介质粘度的增大,阀进出口压差增大,流量系数减小,而阀隙流速基本不变;随着最大开启高度的增大,进出口压差减小,阀隙流速减小,流量系数增大.该研究可为往复式注聚泵锥阀的设计计算提供参考.     

一种多个流阻串联阀门的流量计算方法

针对多个流阻串联的阀门,在设计时已知阀门入口和出口压力,而阀内各个流阻前后压力不确定的情况,经分析推导,给出了一种计算此种复杂情况的流量计算方法,而不再需要经过反复试算才能求出阀门流量。     

升降式止回阀流阻影响因素数值模拟分析与研究

采用数值模拟的方法研究了升降式止回阀流道直径、中腔直径、导向直径及导向结构对阀门流阻的影响,通过分析不同情况下介质在阀门内的压力分布及流速分布,得知造成流阻的主要原因有流体漩涡、流速分布不均及流速梯度大。为了减小升降式止回阀的流阻,阀门设计时应优先采用阀盖导向结构,并设计较大的流道直径、中腔直径及导向直径。     

结构参数对提升阀性能的影响

针对电站锅炉中蒸汽吹灰器低能耗、高效率的要求,基于浸入实体方法,研究了提升阀阀座入口收缩角α及出口扩大角β对提升阀开启过程动态特性的影响,获得了不同收缩角及不同扩大角所对应的流量特性曲线。结果表明：α由20°增大至50°时,阀门小开度下的出口流量增加了23%;β由0°增大至15°时,阀门大开度下出口流量增加了56%;结构允许范围内,增大收缩角可提高阀门小开度下的流量,增大扩大角可提高阀门大开度的流量。     

基于Fluent的球阀内部流场的仿真模拟及研究

利用FLUENT软件对球阀内部三维流场进行数值模拟仿真。探究了球阀开度由关闭到逐步增大时阀门的内部流场流动状态。分析了球阀在5个不同开度下(20%、40%、60%、80%和100%),球阀的内部流场变化情况。由此得出当阀门开度为20%~40%之间时,球阀内部流动最为复杂,产生最为强烈的涡流回旋,阀门的流阻很大,漩涡周围边界流速远大于中心流速,并且中心压力最低,直至全开时流动达到稳定。计算得出这5个不同开度下阀门前后压差,流量系数和流阻系数变化值,绘制出其三者在阀芯不同开度时的变化曲线。     

球阀与阀组结构参数变化规律的分析研究

基于FLUENT软件的动网格技术,将湍流模型与多相流技术相结合,通过计算与分析球阀阀组的结构参数对转子泵出口球阀的运动特性及球阀内部流场特性的影响规律,给出了阀球运动参数的变化曲线和球阀内部流场的分布云图。阀座半锥角小于45°时,阀球速度、升程变化较大,阀隙最大流速较小且变化较快,大于45°时,阀球速度、升程、阀隙最大流速变化较接近。阀球上下表面压差随阀座半锥角的增大而增大,且阀座半锥角大于45°时,阀球上下表面压差随介质气液比的增大明显减小。阀座入口直径增大,阀球速度、升程及阀隙最大流速变小。阀球速度随时间函数呈现先增大后减小趋势;但当介质气液比增加到0.8、0.9时,阀球速度则呈现先减小后增大趋势;随介质气液比的增大,阀球速度、升程变化梯度和阀隙开度减小,阀隙最大流速增大。气液比小于0.5时,流量系数缓慢变化,超过0.5时,流量系数发生突变,甚至于在超过0.65以后,流量系数急剧变化超过1.0。     

阀门流量系数和流阻系数计算式中量单位的分析

分析了公英制流量系数单位的导出过程和计算式的转换过程,探讨了多项标准的流量系数定义和计算式中量的单位。同时分析并提出修正流阻系数计算式及流量系数和流阻系数关系式。建议在阀门流量系数的通用计算式中引入公英制单位换算系数,用介质的相对密度代替密度。     

Study on the influence of structural parameters on the flow and cavitation characteristics of tandem multi-stage pressure-reducing valves

Tandem multi-stage pressure-reducing valves (TMSPRV) are widely used for piping systems in the process industry. The flow coefficient is a central factor in valve design. The cavitation was caused by the local pressure of the fluid passing through the pressure-reducing valve being lower than the saturated steam pressure. Would cause serious damage to the pipeline system. Therefore, it is important to investigate systematically the effect of throttling structure parameters on the flow and cavitation characteristics of valves. In this paper, a combination of experimental and numerical simulations was used to study the effect of different structural parameters of valves on the flow coefficient. The results showed that increasing the flow channel inclination is beneficial to enlarging the flow coefficient. Meanwhile, the effects of different structural parameters on pressure and velocity of pressure reducing valves are discussed, the results indicated that increasing the inclination of the flow channel would reduce the vortex volume at the outlet. With the increase of the chamfer, the low-pressure area caused by the vortex in the near-wall surface decreases. Numerical simulations are conducted to investigate the effect of different structural parameters on the cavitation characteristics of valves. The numerical results showed that the flow channel inclination angle is 60° and the flow channel chamfer is less than 6 mm as the optimal value. In summary, considering the influence of structural parameters on flow coefficient, flow characteristics, and cavitation characteristics. The runner inclination angle is 60°, and the runner chamfer is 4 mm as the best value. The research work in this paper could provide technical support to achieve a better fluid pressure reducing and flow state of the TMSPRV under severe working conditions.     

中心型蝶阀流场的数值模拟与流动特性分析

利用FLUENT软件对DN250中心型蝶阀进行恒速定常流分析,模拟了不同开度的蝶阀流动情况并对其流动特征进行分析;针对模拟结果对流阻系数、相对流量系数及水动力矩系数三个重要参数进行计算分析,分析结果表明：开度在0°～30°内,流动扰动和阻力系数都较大,造成大量能量损失,不适宜阀板正常工作;阀板开度大于60°,流动阻力系数较小流态稳定,阀板受力较小,流体不会对阀板造成大的冲击;在蝶阀开度为70°时,水动力矩系数达到峰值0.193。研究结果为蝶阀设计提供重要参考依据。     

水压锥阀空化射流流场结构与流量特性的相关性研究

为了研究水压锥阀空化流场与流量特性的相关性,对两种阀座结构的水压锥阀内部的空化射流开展了三维动态流场仿真.结果表明,直角型锥阀和倒角型锥阀均在阀芯后沿存在分离流诱发的附着型空化,在阀口下游有漩涡空化;此外,倒角阀座流道内亦存在分离流现象并形成附着型空化.倒角型流道入口处的分离流造成流体的局部加速,对于0.6 mm开口度...     

平面包络内啮合蜗杆传动关键参数对接触区域的影响分析

为了研究关键设计参数对平面包络内啮合蜗杆传动接触性能及承载能力的影响。基于齿轮啮合原理,构建平面包络内啮合蜗杆传动的空间齿面接触线方程,利用数值计算方法求得空间齿面接触线,并将其映射到蜗轮齿面,通过分析中心距、传动比、母平面倾角、蜗轮回转轴倾角、蜗轮转角、蜗杆分度圆系数、主基圆系数等不同参数对蜗杆齿面接触区域的分布情况,找出合理的设计参数范围,此外,根据初步分析结果,选取一组较为合理参数生成了平面包络内啮合蜗杆传动的三维模型。研究表明,传动比、母平面倾角、蜗轮转角对平面包络内啮合蜗杆传动的接触区域有较大影响,母平面倾角在18°~36°、蜗轮回转中心轴倾角在30°~54°、蜗轮转角在90°~138°之间取值时,平面包络内啮合蜗杆传动的具有较好的接触区域。研究结果为平面包络内啮合蜗杆传动的后续研究奠定了理论基础。     

斜置双瓣止回阀内部流态的模拟与试验研究

为了改进普通止回阀存在的开启角度小、流阻系数大等不足,设计一种新型斜置双瓣止回阀,对其在30°、50°、70°、80°及全开工况下的内部流动特性进行分析,计算出流阻系数及流量系数。对其进行压力损失特性试验及流量特性试验,计算出每个工况下的流阻系数及流量系数,将其与模拟数据进行对比分析。研究结果表明,斜置双瓣止回阀的模拟结果与试验结果比较接近,开启角度大,压力损失小,流阻系数小,流量系数大,通流能力好。通过对斜置双瓣止回阀进行数值模拟及试验研究,斜置双瓣止回阀的设计对流体系统节能具有指导意义。     

小开度节流阀流场特征及空化流动的数值分析

基于两相空化流动的控制方程和湍流模型,对节流阀在小开度下的流场特征及空化流动进行数值分析。结果表明:流体在流经节流口时,流速急剧增加,压力迅速降低至液体的饱和蒸汽压以下,形成空化。当节流阀出入口压差增大时,出口边界流速明显提高,出口两侧的流速差异更加明显,且在低速流一侧形成涡流。并且,出入口压力差的增加、阀门开度的减小会导致空化区域扩大,强度增加。研究成果可为节流阀的后续优化设计和操作提供理论依据。     

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.     

逆止阀内部流场的数值模拟与分析

应用软件CATIA生成计算模型,并利用前处理软件HYPERMESH对逆止阀模型进行网格分割。采用FLUENT软件中标准k-ε方程的湍流模型对逆止阀内部流场进行三维数值模拟。分析不同阀座及阀瓣角度下,逆止阀的内部流场情况,并得出如下结论:当阀瓣达到最大开度时,逆止阀流阻系数随着阀座角度的增大而增大;又基于动量定理,对逆止阀阀瓣与阀座间的冲撞关系给出了具体的计算结果;并考虑了逆止阀的密封性,计算了阀座对阀瓣的支撑力,由此作为选取最优阀瓣及阀座配合的依据。     

煤液化调节阀湍流特性及稳定性研究

针对湍流流动对煤液化调节阀内部流场稳定性影响,基于粒子图像测速技术(Particle Image Velocimetry, PIV)和能量梯度理论对煤液化调节阀的脉动流场信息进行测量和表征。采用数值模拟和实验相结合的方法,探究了1.2,1.4,1.6,1.8 MPa 4种进口压力条件下(出口压力固定为1 MPa、开度固定为60%)脉动速度均方根、湍流动能等湍流特性参数的变化规律,并结合能量梯度理论对调节阀内流动稳定性展开分析。结果表明,脉动速度均方根的分布与湍流动能的分布具有相似性,高速主流区域位于阀芯头部低速流体的交界处,脉动速度均方根及湍动能值随流速增大而升高,并在轴向位置x为29.73 mm处达到峰值;高速主流与周围低速流体自身剪切产生的速度梯度是造成流场失稳的主要因素;整个流场最不稳定的位置分布在节流口下方阀芯和阀座壁面位置以及高速主流核心区外的剪切层内,进一步揭示了煤液化调节阀失稳机理。