球阀阀口流量特性的试验研究

介绍了球阀阀口流量特性试验装置,对水压球阀在不同结构参数下的流量特性进行了试验研究。试验表明,当阀座半锥角为45°、倒角长度不大于Rcosα/4时,在所有试验的开度和雷诺数变化范围内,球阀有较稳定的流量系数(Cq≈0.9～1.0),且不易出现流量饱和现象;阀座倒角对阀口的流量-压差特性的影响较大,而倒角长度对其影响较小。     

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。     

V形调节球阀的结构优化

利用计算流体力学CFD软件,研究V形调节球阀在不同开度下的流量特性并进行数值模拟分析。结合实验数据,优化V形切口形状,使其与理想的流量特性趋于一致,提高了阀门的调节性能。     

基于粒子群算法的滑阀节流槽优化设计

基于Fluent流场仿真分析软件,在定压差条件下,对带有单U形、斜U形以及V形基本节流槽的滑阀阀口开度-流量特性开展了研究,并将其与试验结果进行了对比验证,得出了U形类槽口随着阀口开度的增加流量梯度减小、斜U形类槽口随着阀口开度的增加基本保持不变、V形类槽口随着阀口开度的增加流量梯度增大的结论。基于上述研究,利用粒子群优化算法,得到满足定压差条件下阀口开度-流量特性要求的节流槽优化尺寸,并通过实例验证了优化结果。     

核级球阀流通性能的仿真分析和研究

为研究球阀在不同开度下对流量特性的影响，该文针对某项目球阀，设置不同阀门开度，在CFDesgin中进行数值模拟。分析不同阀芯开度下的阀门内部流场以及阀门的流量系数C_V。然后探究建模中细节处理以及球体通孔直径大小对计算结果的影响。发现(1)随着阀门开度的增大，阀门流通性能逐步提高；(2)由于球阀流道十分简单，不建议对模型进行简化；(3)阀门的流量系数C_V随球体通孔直径增大先变大再变小。     

液压阀非定常流场数值模拟及分析

为深入研究阀体内部流场结构,采用非定常数值模拟方法对某液压锥阀3种不同开度下的流场进行数值模拟,并对其进行对比分析。成功地捕捉到液压锥阀的非定常流场,液压锥阀中等开度下的流场呈周期性变化;保持进口流速不变,随着开度增大,阀芯所受压力逐渐减小,主流区宽度逐渐增大,角区漩涡面积增大,阀芯上部漩涡区逐渐减小。     

不同开度下球阀管路流场的仿真分析

为研究球阀在不同开度下对管路流场的影响,针对某管路球阀,依据k-ε二方程标准湍流模型,利用ANSYS自带的前处理模块Design Modeler和Meshing建立了球阀管路的二维仿真模型并进行了网格划分。设置不同阀门开度,在FLUENT中进行数值模拟,分析了不同阀芯开度下的阀门内部流场。研究发现阀门开度较小时,阀门内部会产生较大速度梯度和压力梯度,部分位置速度、压力值高于初始值数十倍,其内部和下游管路漩涡较强;随着阀门开度的逐渐增大,节流效应减弱,阀门内部和下游管路漩涡逐渐减小直至消失,速度和压力也逐步趋于平稳。     

V型球阀阀芯优化及流场分析

针对造纸厂等企业中含有固体颗粒、纤维工况的流体介质对阀门冲蚀磨损问题,以V型调节球阀为研究对象,对中阀芯锥角30°的V型球阀进行阀芯优化,旨在为了减少冲蚀磨损进而设计出两种不同结构流通面积的阀芯锥角。对比分析阀芯锥角分别为30°,60°,90°的V型球阀,应用CFD软件对其内部流场进行三维数值模拟,通过模拟计算得到流量特性曲线、流道内的速度分布云图、压力分布云图和速度矢量图。结果表明,优化后的阀芯结构相比初始结构,阀内最大压力由535.43 kPa降至492.70 kPa逐渐稳定,阀内最低压力由低于饱和蒸汽压的-242.67 kPa升至150 kPa,减少了空化现象;且速度更加均匀稳定,阀内高速流通区域平均速度由27.77 m/s²降至19.53 m/s²;提高了调节性能和流通稳定性,同时延长了阀门的使用寿命。     

球阀三维流场的CFD数值模拟及试验研究

为了探索球阀的流阻因数和流量系数随球阀开度的变化关系,运用Fluent软件模拟了球阀的流阻因数和流量系数随球阀开度的变化关系,并运用实验验证了其正确性。结果表明:当球阀开度为25°时,球阀内部已形成了漩涡流动;当开度增大到40°时,形成稳定漩涡;当开度继续增大到80°时,漩涡基本消失。对于球阀的流阻因数,当开度小于30°时,急速下降;开度在30~40°之间,下降速度有所减慢;当开度大于40°时,下降极慢,无明显变化。对于流量系数,当开度小于40°时,增大缓慢;而在开度大于40°时,增大速度迅速加快。     

基于CFD的大口径球阀流场的数值计算与分析

首先介绍了计算流体力学和数值模拟的相关理论,然后采用基于CFD三维流场分析的Fluent软件,结合实际工况,对不同开度下高压大口径球阀内部流场进行数值仿真与可视化研究,并得出了如下结论:球阀开度为20°时,球阀内部己形成了漩涡流动,回流区域控制了阀内和阀芯后的整个流场,但阀内部有较小的涡流产生;球阀开度大于80°时,整个流动区域漩涡流动近乎全部消失;在相同压差下,随着阀芯开度的增大,涡流尺寸都有明显降低的趋势;在球阀内部的流场中,由于过流面积的骤然减小,流体以很高的速度在球阀上部流过,尤其在直角处会产生很大的压降,从而产生较大的局部冲击力,对其接触的表面具有腐蚀作用。     

V型球阀阀芯的设计优化

为了解决V型球阀在相对较小开度下等百分比特性较差的问题,首次提出了一套对V型球阀阀芯的设计优化流程。该流程采用数值模拟、样本均值评估及面积平均等效法来计算DN50V型球阀阀芯等百比特性系数RQ,并用实验来验证流程的合理性,进一步推广到其他型号的球阀中。结果表明,原始DN50V型球阀阀芯在开度28.6%到7.1%区域不符合等百比特性,经优化设计后球阀阀芯的等百比特性系数RQ得到了有效改善,提升水平接近一倍多,并且通过试验测量所得等百比特性系数超出优化设计结果;进一步在DN80V型球阀阀芯中进行推广,可知这种优化设计方法具有普遍适用性;V型球阀阀芯设计优化方法效率高、数值可靠,能够提升阀芯流量控制水平,提高阀芯设计能力。     

基于CFD的V型孔板调节球阀数值模拟研究

从CFD相关的理论角度分析单相流空化流问题研究的可行性,提出了用于数值模拟的几何模型。以标准孔板模型研究了单相流FloEFD数值模拟模型的可靠性,对比分析了V型孔板调节球阀的流量特性,设计几组孔板调节球阀结构,提出较优设计方案实现精确控制流量等。     

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。     

三偏心蝶阀的结构优化及流场分析

针对传统三偏心蝶阀的缺点,提出一种桁架过流式三偏心蝶阀结构,利用SolidWorks建立其三维模型并抽取不同开度下的流体域模型,然后根据设定的工况条件在Fluent中进行流场模拟计算。结果表明:优化后的阀板在不同开度下,过流面处承受的压力变小,承压面所能承受的压力变大;同等开度下,优化后的阀板表面的速度降低,阀板表面所受冲刷程度减轻;大开度下,优化后的阀板周围流动稳定性更好,改进后蝶阀的流量系数变大,流通能力变强。对改进前后的蝶阀结构进行阻力特性试验,对比分析得出:大开度下流阻系数明显减小,且改进后结构的流阻系数在同等开度下都有所减小,再次证明改进后结构的性能优势。     

Cavitation effect on flow resistance of sleeve regulating valve

Sleeve regulating valve is the key component of the industrial system. As the main cause of vibration and noise inside the sleeve regulating valve, cavitation also increases the energy loss when fluid flows through the valve. In this paper, in order to quantitatively analyze the influence of cavitation in the sleeve regulating valve, the effects of throttling windows number, pressure difference, valve opening and flow direction on the resistance coefficient are investigated with the application of cavitation model. By defining the cavitation influencing factor of the resistance coefficient, the calculation formula of the resistance coefficient when cavitation occurs in the sleeve regulating valve is proposed. The results show that when the fluid flows forward and the aggravation degree of cavitation increases, the energy loss also increases. And in the backward flow, the effect of cavitation on the resistance coefficient is related to the valve opening and the throttling windows number. This work is of significance for the optimization and design of sleeve regulating valve and pipeline system.     

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...     

阀门流场的数值模拟及流噪声的实验研究

采用非结构、非交错网格的有限体积法求解用二方程模型封闭的雷诺平均N S方程组 ,对水管路系统中 3种常见阀门的三维分离流动进行数值模拟。模拟结果表明 ,随着蝶阀、闸阀和球阀开度的减小 ,流体在蝶阀背面、球阀阀门内外分别形成两个方向相反的漩涡 ,闸阀的漩涡出现在挡板与管道的壁角处 ,并且漩涡在阀门下游逐渐消失。同时实验表明 ,阀门下游的流噪声大于阀门上游的流噪声 ,涡声是阀门噪声的主要来源     

调压阀流体空化特性仿真及影响因素分析

针对船用二级调压阀空化问题,建立流域瞬态仿真模型,结合Singhal空化模型和标准k-ε湍流模型对调压阀流体空化现象进行数值模拟,通过流场气体体积分数分析,得出了流体空化强度及分布形态的演变规律,通过流体速度场和压力场分析,阐明了空化演变过程调压阀流场特性,进而研究了开度、流量和背压对调压阀流体空化现象的影响规律.结果...     

Experiment and simulation study on cavitation flow in pressure relief valve at different hydraulic oil temperatures

Hydraulic oil is the “blood” of hydraulic system, its high temperature in low-pressure hydraulic system would promote the development of cavitation and cause severe erosion of pressure relief valve. The influence of high oil temperature on the distribution of pressure field, velocity field and vapor volume fraction are discussed experimentally and numerically. The results show that with the increasing oil temperature, the viscosity of the oil decreases, and the flow rate increases, resulting the decreasing pressure at the orifice. Higher oil temperature promotes the occurrence of cavitation in the pressure relief valve, wider low-pressure zone could be found and cavitation bubble developed more fully and towards the valve core head. When the oil temperature increases from 303 K to 353 K, the cavitation intensity rises more sharply, but the growth rate of cavitation intensity increases firstly and then decreases with the increasing input pressure. Furthermore, based on the field synergy theory, the flow resistance and energy dissipation under different oil temperatures are evaluated. Both of large viscous dissipation and effective viscosity coefficient are mainly concentrated at the orifice, which are all effected by the oil temperature, so as to the characteristics of cavitation flow. The average field synergy cosine angle and the average viscosity coefficient decreases gradually with the increasing oil temperature, while the average vapor volume fraction increases. The energy dissipation is reduced by 3.3 × 10⁷ (W m⁻³) while the hydraulic oil temperature increases from 303 K to 353 K. Appropriate hydraulic oil temperature could provide favourable working conditions for the pressure relief valve which is beneficial for extending the hydraulic system's service life.     

阀门开度对环状流结构的影响研究

研究环状流在阀门中流动结构的变化对石油水环运输稳定性具有重要意义。采用VOF模型与CSF模型进行油水环状流在球阀内的流动模拟,比较不同阀门开度对环状流结构的影响,结果表明,球阀的开度越小,对环状流结构影响越大,并容易导致环状流失稳。