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。     

磨粒流研抛伺服阀阀芯喷嘴的冲蚀磨损分析

为了研究固液两相磨粒流对伺服阀阀芯喷嘴的研抛性能,从冲蚀磨损的角度对比分析了不同磨粒硬度下的磨粒流研抛效果。利用计算流体力学方法,求解分析了磨粒流研抛伺服阀阀芯喷嘴时流场中的冲蚀磨损特性,采用电子显微镜以及扫描电镜仪检测伺服阀阀芯喷嘴零件经磨粒流研抛前后的表面粗糙度和表面形貌。实验结果表明:采用碳化硅磨粒和白刚玉磨粒加工后的伺服阀阀芯喷嘴主干通道、交叉孔以及小孔区域的粗糙度分别由1.1μm、0.823μm、0.743μm降低为0.735μm、0.721μm、0.571μm和1μm、0.747μm、0.696μm。在本试验中碳化硅磨粒的加工效果优于白刚玉磨粒,即具有高磨粒硬度的磨粒研抛效果好。检测结果显示,磨粒流研抛技术可有效改善伺服阀阀芯喷嘴的表面质量;提高磨粒硬度可提高磨粒流的研抛效果;伺服阀阀芯喷嘴的交叉孔以及小孔区域的表面质量要高于主干通道的表面质量。     

不同结构阀芯的滑阀流场CFD分析

以小通径滑阀为研究对象,针对阀芯凹角处旋涡对滑阀内部流场及性能的影响,提出了将阀芯凹角改进为圆弧型,用CFD软件Fluent对仿真模型进行稳态研究,得到了阀内流场的速度和湍动能分布规律:在开口恒定,入口流量相同的条件下,随着圆弧半径的增大,阀内最大速度和最大湍动能减小,但并不能完全抑制阀芯凹角处旋涡的产生。结合阀内流场流线图,将圆弧型结构进一步改进为斜角加圆弧型。对比分析表明,斜角加圆弧型结构可更有效平缓流场,抑制阀内旋涡的产生和发展,降低阀内湍动能的损失,提高能量利用率。     

基于workbench流固耦合节流阀数值分析与优化设计

针对川东北地区高压陆相裂缝性气藏开发过程中,由于含固相流体高压冲击作用,节流阀在现场使用过程中频繁出现楔形面遇刺、堵塞及阀芯台阶面和销钉孔连接处断裂等问题,以钻井现场普遍使用的楔形节流阀为例,采用workbench流固耦合数值模拟方法,对不同条件下节流阀内部流场分布及阀芯静力学进行对比分析。结果表明,由于阀腔内流体的高速流动,阀芯台阶面与销钉连接孔位置处出现应力集中,同时楔形导流面处有明显漩涡产生,引起阀芯振动,容易导致断裂失效,该结果与现场阀芯失效情况十分吻合。综合现场与分析结果,优选阀盖伸出量长度为26 mm,并提出楔形节流阀阀芯新型连接结构,改善阀芯工作条件,延长使用寿命。     

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...     

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。     

基于FSI的U型节流阀油流粘性热效应分析

在中高压液压系统的使用过程中,液压滑阀经常出现阀芯移动操作困难和阀芯磨损,甚至造成阀芯和阀套间卡死的现象,这是因为液压滑阀因节流产生的粘性加热使油流温升显著,阀芯阀套受热膨胀不同,从而减小了阀套与阀芯间的配合间隙。针对这一现象建立了计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)三维模型和稳态传热有限元模型(Finite element analysis,FEA),并利用流固耦合(Fluid-solid interaction,FSI)计算了U型节流阀在不同工作压力下,不同节流槽口宽度和深度,以及不同开口度的速度场和阀芯表面温度场,并对计算结果进行了分析,得出阀芯在各种情况下的最高温度和最大变形量的变化趋势。     

锥阀空化现象及多相流耦合强度研究

为了研究锥阀空化条件下流体与阀芯之间的相互作用,通过结合ANSYS Fluent和System Coupling软件平台实现锥阀和流体间相互耦合的数值模拟,得到锥阀在内流和外流条件下双向流固耦合时的空化区域气体体积分数和单向、双向耦合时的阀芯0~3 s时段内等效应力分布云图。对比分析发现在结构突变区域空化明显,外流空化区域较大,空化程度比内流严重。在锥面上应力集中明显,最大应力集中在阀芯尖端;内流时的等效应力远大于外流时的等效应力;流固双向耦合时的等效应力大于流固单向耦合时的等效应力;流固双向耦合时的阀芯尖端的最大等效应力波动形态与气泡的波动形态有较好的一致性。     

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。     

高水基电磁先导阀三维流动特性的可视化模拟

在FLUENT软件平台上，采用标准紊流模型模拟了液压支架系统中高水基电磁先导阀流道内流体的流动状态及阀芯所受稳态液动力的情况。通过可视化模拟和分析得知，阀道内速度与压降最大值产生的位置、流体的流动状态与漩涡的产生区域和阀芯所受稳态液动力的变化趋势及对应工况，并通过比较计算验证了可视化分析的正确性。所得结论为阀道的结构设计与优化提供了参考依据。     

先导式安全阀流道结构对排放性能的影响

分析了先导式安全阀流道结构几何参数对其排放性能的影响,并采用CFD商业软件FLUENT对先导阀主阀流场进行数值模拟,得出了先导式安全阀排放性能与流道结构的关系及其不同流道结构下流场的分布和排量系数的仿真曲线,为先导式安全阀排放性能的研究提供一定的理论依据。     

煤液化热高分液控阀空蚀磨损耦合研究

采用煤液化热高分液控阀的实际操作条件、工艺介质和结构特性,基于两相空化流动方程、Lagrangian固体颗粒控制方程和RNG k-ε湍流模型,开展空蚀和磨损的耦合计算。计算结果表明:在阀芯的出口处,由于流速降低导致的分离现象,会出现回流区和空化带;在阀芯和阀座的间隙处,由于局部压力降低至液相的饱和蒸汽压以下,阀芯壁面存在明显的空化区域,易发生空蚀;阀座的近壁面存在高速固体颗粒的团聚现象,易发生磨损。实际失效案例与数值计算的结果基本一致,验证了数值计算的可靠性。     

某型伺服引气阀蝶阀压力损失分析

蝶阀作为伺服引气阀的主阀,其压力损失特性对于伺服引气阀的工作效率、流量控制精度以及下游涡轮起动机性能至关重要。建立了蝶阀压力损失计算的数学模型;通过计算流体力学数值计算方法获取了蝶阀流场总压分布情况,得到了不同工作环境和开启角度时的蝶板压力损失情况。结果表明,供气压力的升高增大了蝶阀压力损失,但不改变蝶阀和涡轮起动机上的压降分配比例;而蝶阀压力损失不受供气温度的影响。对海平面下不同开启角度的蝶阀压力损失进行了试验测试,验证了数学模型及数值计算结果的正确性。     

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。     

微型动态被动阀效率分析及其优化设计

为提高现有三角结构微型动态被动阀的效率,先对动态被动阀效率表达式进行了研究,得出其效率取决于流体逆、正向损失系数比的结论,而后基于这一结论建立了一种优化模型,并与普通三角结构进行了效率比较。数值计算与对比实验的结果表明,优化模型的效率提高到三角结构的两倍。     

对夹式止回阀全开角度分析

建立了对夹式止回阀的三维模型,划分了非结构网格,采用标准k-ε湍流模型和动网格技术分析了阀瓣全开角度对阀动态特性的影响并进行了相关试验,其结果与数值计算结果误差较小,验证了数值模拟的可靠性。计算结果表明,在最优全开角度下,阀门流阻系数、阀瓣振动幅值和流量脉动小,能量损失低,动态性能高,为止回阀优化提供了参考。     

Analysis of the Internal Characteristics of a De ector Jet Servo Valve

In current research on deflector jet servo valves, the receiver pressure estimated using traditional two-dimensional simulation and theoretical calculation is always lower than the experimental data; therefore, credible information about the flow field in the prestage part of the valve can hardly be obtained. To investigate this issue and understand the internal characteristics of the deflector jet valve, a realistic numerical model is constructed and a three-dimensional simulation carried out that displays a complex flow pattern in the deflector jet structure. Then six phases of the flow pattern are presented, and the defects of the two-dimensional simulation are revealed. Based on the simulation results, it is found that the jet in the deflector has a longer core area and the fluid near the shunt wedge cannot resist the impact of the high-speed fluid. Therefore, two assumptions about the flow distribution are presented by which to construct a more complete theoretical model. The receiver pressure and prestage pressure gain are significantly enhanced in the calculations. Finally, special experiments on the prestage of the servo valve are performed, and the pressure performance of the numerical simulation and the theoretical calculation agree well with the experimental data. Finally, the internal mechanism described by the theoretical and numerical models is verified. From this research,more accurate numerical and theoretical models are proposed by which to figure out the internal characteristics of the deflector jet valve.     

非全周开口滑阀稳态液动力研究

非全周开口滑阀是液压阀的基本结构形式之一,其阀口是在阀芯凸肩圆周上均布若干不同形状的节流槽,用于获得不同流量控制特性。随着阀口开度变化,阀口节流面的位置、形状和射流角都会随之变化,因而传统理论计算方法无法准确计算压力流量、液动力特性等。采用计算流体动力学(CFD)方法,针对两种典型节流槽形式的滑阀进行了三维流场仿真分析研究,获得了不同流动方向下阀口全行程压力流量和液动力特性,并与试验测量结果进行了比较,两者吻合良好;分析比较了流场计算和理论公式计算结果。研究发现在特定的阀口开度范围内,液动力会使阀口趋于开大。此项研究对于非全周开口滑阀压力流量、液动力等性能预测以及减小阀驱动力具有重要意义。     

不同驱动方式下超纯水隔膜阀阀口流动特性研究

隔膜阀由于结构简单、密封性好、耐腐蚀和耐磨损等特点被广泛应用于流体控制系统中。超纯水隔膜阀隔膜一般由PTFE或PFA材料制成,在不同驱动方式的作用下隔膜产生不同程度的变形,从而导致阀口流动特性呈现明显差异。采用流固耦合的计算方法,研究了在手动和电磁两种驱动方式下,隔膜提升相同高度时的隔膜形变和阀口流动特性。结果表明,两种驱动方式的流量-压力系数均为线性关系,且电磁驱动隔膜阀流量-压力系数大于手动驱动;由于两种驱动方式作用下隔膜受力状态不同,导致电磁驱动隔膜阀的流量增益近似为恒定值,而手动驱动隔膜阀的隔膜发生了明显的偏置现象,其流量压力特性表现出明显的非线性特征。     

偏心蝶阀不同串联方式的流动阻力特性

应用数值计算软件对某偏心蝶阀进行了数值模拟,得出了其流场特性,其流动阻力特性与已知试验数据吻合较好,说明了数值模拟模型及方法的正确性.并且还从降低管路系统阻力损失的角度,对两个蝶阀串联布置时的流动状态进行了研究.结果表明,相邻偏心蝶阀不同的安装角度对其整体的阻力损失影响不大,可以根据现场实际要求灵活布置.该结论有一定的工程参考价值.