迷宫式调节阀内部流动与损失量化研究

迷宫式调节阀具有独特的迷宫式盘片结构,在减缓或避免旁路系统中出现汽蚀、闪蒸、振动和噪声等不利影响时起重要作用。然而,盘片结构也会导致阀内流场变化复杂,流动损失加剧。介绍迷宫式调节阀的工作原理,建立调节阀仿真模型,通过流量系数和质量流量验证仿真模型的准确性。对不同阀口开度下的气动特性进行分析,并利用熵产率及熵产率体积分数对各开度下损失进行量化研究。结果表明：随着开度的减小,阀内速度整体呈减小的趋势,但压力并未呈线性变化;阀内低频段的速度波动,可能是导致阀内噪声和流致振动的重要原因;高损失区域主要集中在迷宫盘片的通流区域,而损失随着开度的增大呈规律性增大。     

基于中压大口径管道输送梭式止回阀流动特性数值模拟

为了使梭式止回阀在中压大口径管道输送领域得到更好的利用,利用ANSYS15.0中的流体动力学分析模块Fluent,基于κ-ε标准湍流模型,采用一阶迎风格式的离散方法和压力-速度耦合的Simple算法对梭式止回阀流动特性进行数值摸拟。通过与传统常用的升降式止回阀对比,模拟分析了两种止回阀开启过程中速度、压力和流阻系数变化规律和分布情况。结果表明:相对于升降式止回阀,流体在梭式止回阀中速度和压力分布更均匀,具有良好的对称性,梭式止回阀的速度梯度明显减少,其最大速度约为升降式止回阀的0.45倍;梭式止回阀的流阻系数明显比升降式止回阀的小,当开度为5%～15%时,梭式止回阀流阻系数下降显著,尤其是在开度为5%时,其相对降低量为88.4%,比升降式止回阀多18.9%。因此,梭式止回阀在整个开启过程中不会产生较大的冲击,降低了水流冲击阀瓣的噪声,提高了止回阀的防水锤特性。     

套筒调节阀节流窗口型线参数化设计方法研究

针对套筒调节阀节流窗口型线设计难点,根据流体力学、流量特性和窗口型线几何方程的相关理论,对其等百分比流量特性的窗口型线进行参数化设计。以可调比为50∶1的DN80-Cv,max (44)套筒调节阀和DN200-Cv,max (275)套筒调节阀为例,基于理论研究设计其窗口型线。借助ANSYS Fluent软件,分别对两台阀门5%、10%、20%、…、100%开度模型进行仿真,得到各开度下仿真流量系数与理论流量系数之间的误差均不超过10%,满足节流窗口精度设计要求。分别对两台调节阀5%、10%、20%、…、100%开度模型进行流量试验。结果表明：阀门在5%和10%开度时,试验流量系数和理论流量系数误差较大;在20%~100%开度时,试验流量系数和理论流量系数误差均在10%以内,且流量控制精度较高;节流套筒与阀塞之间的环向间隙对阀门小开度时的流量系数影响较大;理论流量特性曲线、仿真流量特性曲线和试验流量特性曲线高度吻合,验证了所提方法的正确性。     

单座柱塞式调节阀等百分比型流量特性设计研究

通过研究调节阀的流阻系数，发现调节阀的流阻系数主要受阀体和阀芯两部分结构影响。将调节阀的结构特性与等百分比型流量调节特性相结合，推导出等百分比型调节阀各开度下流通面积的求解公式，并依据该公式计算结果运用等值面积曲线法给出了柱塞式调节阀阀芯型线设计方法。结果显示：依靠该方法所设计的阀芯，调节阀仿真模拟得到的流量调节特性与理想流量调节特性高度吻合。该方法有较高的准确性和可靠性，在一定程度上减轻了传统阀芯设计需要多次进行试验修正的工作量。     

具有压差-位移检测装置的多路阀特性研究

相较负载敏感系统，采用泵阀协同压力流量复合控制系统时流量控制更加精准，系统压损更小。但采用压力传感器检测阀口前后压差、实时调节阀口开度来实现流量精准调节，当阀口压力高频波动时会引起阀芯振荡，从而导致压力冲击和流量不稳定。针对这种情况，提出一种提高系统阻尼比的压差-位移检测装置，实现在压力高频波动时抑制阀芯振荡以提高系统稳定性。利用AMESim软件建立电子压力补偿的控制系统模型并验证；建立具有该装置的控制系统仿真模型，通过仿真研究该装置对系统特性的影响。结果表明：该装置中的弹簧刚度、黏性阻尼系数、活塞质量对系统特性的影响依次减小；当负载频率小于50 Hz时，不采用压差-位移检测装置可以保证流量的稳定以及准确；当负载频率为50～80 Hz时，采用压差-位移检测装置的输出流量的波动减小了15%～30%;主阀芯的振荡减小了约85%。     

大型煤气调节阀流固耦合分析

根据循环发电工程中大型煤气压力调节阀的实际结构和工作条件,建立调节阀流固耦合系统动力学模型,对调节阀中流体与阀芯的流固耦合问题进行研究。分析不同开度下流固耦合对流体速度和漩涡形成的影响,探讨在大流量煤气压力作用下的阀芯和阀杆的等效应力分布以及变形情况,揭示流固耦合对流场作用于阀芯压力的影响。从流固耦合问题出发研究大型煤气压力调节阀,实现调节阀在流固耦合作用下的结构优化设计,对于提高我国大型调节阀的设计研究水平,具有重要的生产实际意义。     

液压缸悬臂结构料流调节阀的设计

料流调节阀能很好地满足高炉冶炼对布料的要求,本文介绍了液压缸悬臂结构料流调节阀的设计过程,对阀径、布料速度、转臂的受力等进行了计算,并根据料流量Q与开度α之间的函数关系,绘制了相应的料流曲线.为料流控制模型的建立提供了参考.     

无人机水下发射试验系统弹射性能的仿真研究

为研究无人机水下发射的可行性及其弹射过程动力学性能，对系统主要参数进行影响规律和灵敏度分析。通过研究机械结构和传动系统的耦合特性，建立基于AMESim和ADAMS的水下发射试验系统动力学联合仿真模型，在发射角10°～90°范围内对3种类型无人机进行仿真，得到发射速度随发射角和储气瓶压力的变化规律；利用局部灵敏度分析方法，对储气瓶压力、储气瓶容积、气缸有效面积和行程4个关键参数进行了影响发射速度和加速时间的规律分析。结果表明：在相同压力下，随着发射角的增大和无人机模型质量的减小，其脱离发射架的速度逐渐增大；影响发射速度灵敏度最大的参数为储气瓶压力，随着压力的增大，速度增大的幅度逐渐减小；影响加速过程时间灵敏度最大的参数为储气瓶压力和气缸有效面积。     

滑板式调节阀流场的数值模拟及性能预测

针对新型滑板式调节阀产品模型,采用基于各向同性涡黏性理论的k-ε双方程模型求解,获得了阀门内部流场不同开度下的压力场和速度场,预测了阀门出现空化现象的位置,建立了阀门的流量特性曲线和流阻特性曲线。通过研究发现,滑板式调节阀流通能力强,具有线性流量调节功能;阀门在小开度情况下,内部流场紊乱,存在大尺度的漩涡;仿真结果可为此类新型阀门的开发与优化提供了依据。     

DN100梭式止回阀的数值模拟与结构优化

为了满足潜艇核动力一回路的技术要求,针对原梭式止回阀阀体A、B两部分体积突变,产生了较大的压力梯度,易引起梭式止回阀的振动,不利于阀的稳定运行,产生较大的水锤现象和流阻等的缺点,利用FLUENT软件进行数值模拟分析,对阀体进行了优化设计。分析比较了优化前后的宏观速度、静压力和流阻力系数。结果表明:优化后的流道线型的曲率增大,型线过渡连续光滑,整个流动过程流速稳定,增大了止回阀的流通能力,漩涡强度减小;阀芯受力均匀,流体对阀芯的水击力较小,流动阻力减小;在阀门开度为5%~20%之间,梭式止回阀优化后的流阻系数相对降低量均大于60%,有效提高了防水锤特性。