抑制调节阀流场空化的响应面结构优化

调节阀流场空化现象会产生空化振动和噪声等不良影响。优化阀内件的结构,抑制流场空化是设计高端调节阀的重要环节。为了实现调节阀内流场的逐级降压,减小空化现象的产生,设计了一种多级降压调节阀的外层套筒和笼式阀座。采用Fluent软件对阀内流场的流动特性进行数值模拟,得到流场压力、流量和气体体积分数的分布规律。采用循环式并联流量测试装置,对阀进行流量实验,验证了数值模拟的可靠性。通过Box-Behnken响应面优化方法探讨外层套筒和笼式阀座节流孔孔径、孔数及其交互作用对流场空化的影响,得出最优设计方案。结果表明,在不影响调节阀流量特性的条件下,70%开度时,优化阀内件参数后,最大气体体积分数从0.88下降到0.19,有效地抑制调节阀内流场空化现象。     

基于FLUENT软件的多级降压调节阀涡振特性分析

针对某管路系统多级降压调节阀涡激振动现象,基于计算流体力学(CFD)与热流固耦合模态分析方法,对调节阀的涡激振动特性进行分析。仿真得到调节阀流量特性曲线和3种工况下流体压力、涡核速度分布云图。设计一种调节阀流量检测试验装置,并对调节阀在不同开度的流量进行检测。试验数据与仿真数据保持一致,从而验证仿真的准确性。通过监测流场中漩涡脱落的升力系数,得到调节阀的升力系数时域特性曲线,利用快速傅里叶变换(FFT)将其转换为频域特性曲线,从而确定流场涡激振动的主频。在Workbench平台,利用热流固耦合模态分析替代传统静力学模态分析,得到调节阀的前6阶固有频率与第1阶模态振型。通过将涡激振动的主频与前6阶固有频率相对比,发现：随着开度增大,各级降压效果越来越明显,大涡逐渐形成小涡,漩涡脱落愈发显著。调节阀的涡激振动主频在140 Hz内,其各阶模态频率均在255.96 Hz以上。调节阀的模态频率没有落到涡激振动主频范围内,调节阀不会发生涡激共振现象。为设计安全可靠的管路系统提供保障。     

多级降压调节阀流激振动特性分析

分析某管路系统多级降压调节阀的流激振动问题,仿真得到调节阀小开度、中等开度、全开3种工况下压力、速度、漩涡速度云图、压力脉动时域与频域特性曲线及流激振动频率范围.利用热流固耦合模态分析得到调节阀固有频率.将流激振动主频与固有频率相对比,验证调节阀工作可靠性.分析得出:随着开度增大,各级降压效果明显,大涡逐渐形成小涡,且...     

LNG深冷调节阀结构强度及阀杆振动分析

以LNG接收站某工位深冷调节阀的模型为研究对象，针对LNG接收站深冷调节阀承压元件安全性和细长阀杆易发生振动的问题，采用ANSYS Workbench有限元分析软件，对阀体、上阀盖进行强度试验工况下的结构分析，得到各部件的等效应力，并进行应力强度评定。对阀门正常开度工况下的内部流场进行瞬态流场分析，分析流体动态特性对于阀杆的扰动情况。另外采用流固耦合模态分析，得到阀塞和阀杆部件的流固耦合的前六阶模态振型和频率，以此判断调节阀阀杆是否易发生振动。结果表明，该LNG深冷调节阀在正常工作时，各阶流固耦合模态频率均大于120Hz，且阀杆周围流体基本处于静止状态，阀杆不易发生振动现象。     

多级降压高压差调节阀设计

1　概述多级降压高压差调节阀用于精确控制高温、高压、高压差以及含有固体颗粒流体的流量和压力。该阀综合了普通式、多孔式和迷宫式低噪音调节阀的优点 ,能防止液体空化产生汽蚀 ,减小了高速流体对阀内件的冲刷 ,降低噪音。2　结构和工作原理多级降压高压差调节阀按阀芯结构可分为平衡型和不平衡型 2种。图 1为不平衡型阀芯结构。由于阀芯受不平衡力作用 ,因此克服高压差时需要较大的执行机构输出力。该阀内件为金属刚性结构 ,单个流体通道的流通截面积较大 ,且多级阀芯每个台阶处的刃口与套筒上的窗口在阀关闭时有剪切作用 ,故适合于对高…     

套筒式调节阀结构改进及流场分析北大核心CSCD

针对套筒式调节阀因工作时阀内流体压差过高、流速快,易产生阻塞流,导致在一定开度下,阀门流通能力降低,阀内噪声增大,致使套筒、阀芯、阀座损坏等问题,以DN80套筒式调节阀为研究对象,对套筒节流孔的形状进行优化,设计出2种不同形状的节流孔样式,对比分析3种不同形状的节流孔,采用计算流体动力学(CFD)方法对其内部流场进行数值模拟,分析调节阀流道内的速度分布云图、压力分布云图和流量特性曲线,并通过试验对比其流阻系数。结果表明,优化后的内缩式套筒结构在全开时,相较于初始结构降压能力提升约13.65%、最高降速约35%、流通能力提升约22.73%,并解决了在阀门开度为100%时阀体下腔处的回流现象。内缩式套筒结构具有更好的节流减压能力,能够安全可靠地应用于2种管线对接的工作状况,同时延长了阀门的使用寿命。     

串级式高压专用调节阀有限元分析

串级式高压专用调节阀主要用在火电厂汽水系统中,其采用套筒导向型的多级降压阀芯,能够极好的控制高压介质,使阀具有了抗冲刷耐腐蚀的特性。通过建立串级式高压作用调节阀主要承压件的三维模型,利用仿真软件对承压件进行力学分析,并对不能满足安全工作要求的部件进行结构优化分析。可为串级式高压专用调节阀的结构改进提供一定的理论支撑。     

多级笼式套筒减压阀的设计及阀口流量特性研究

我国船舶蒸汽动力系统汽轮给水泵组属于小容量机组,所配置的再循环阀能保护给水泵在小流量工况下的安全性,但同时存在小流量工况时给水泵振动噪声显著放大的现象。因此需设置一联动的回水调节阀门,在给水调节阀开度较小的工况下,通过打开联动的回水阀提高回水量,降低给水泵机组以及再循环阀运行振动噪声。针对回水调节阀的多级笼式套筒减压阀口进行研究,利用FLUENT流体计算仿真软件对不同开度时阀口的流量特性进行了数值模拟,并通过试验对阀口的流量特性进行了验证。研究结果表明,多级笼式套筒减压结构使回水调节阀自身具有低噪声性能,可有效改善给水泵机组的运行工况。     

基于流—固耦合的汽车减振器动态特性仿真分析

对减振器的流—固耦合建模和求解技术进行研究。基于多求解器的流—固耦合方法,建立精度较高的阻尼阀流场网格模型和叠加阀片有限元接触模型,并联合有限体积法和有限元法对减振器流—固耦合模型进行求解和分析,获取了减振器的速度特性和示功图,对阻尼阀内部压力场、速度场进行详细分析,对叠加阀片非线性动力学特性进行分析。仿真结果表明:由于高速油液对阻尼阀壁面的冲击作用,阻尼阀核心区域的压力场急剧变化;阀片在开启和关闭瞬间,速度有一个跳跃,这使得节流通道迅速变化,具体表现为开阀点附近的速度特性曲线向下弯折。因此,阻尼阀核心区域的流场网格模型和叠加阀片的接触模型对仿真精度影响最大。计算中考虑了油液的湍流流动,阀片的接触滑移和大挠度变形,使得流—固耦合模型尽可能地贴近物理事实,仿真结果与试验吻合较好。     

套筒式调节阀套筒节流孔的结构改进

针对套筒式调节阀因工作时阀内流体压差过高、流速快,易在套筒节流孔处产生阻塞流,导致在一定开度下阀门流通能力降低,阀内噪声增大,致使套筒、阀芯、阀座损坏的问题,以DN80套筒式调节阀为研究对象,对调节阀套筒节流孔型进行改进,并对比分析两种结构下阀门的流通特性。在中国天瑞水泥集团有限公司的实验室内搭建实验平台,分析调节阀流道内流量系数曲线图和流阻系数曲线图,并通过数值模拟技术予以对比验证。研究结果表明,在全开时,流缩型的流通能力明显高于另外两种,流量为18.257 kg·s^-1,流通系数为163.135。较原模型全开时流量14.876 kg·s^-1流通能力提升约22.73%,验证了流缩型节流孔改进的合理性。     

射流管电液伺服阀滑阀冲蚀磨损特性分析

射流管伺服阀的油液被污染后,其中的颗粒在高速射流下会对滑阀产生冲蚀磨损,从而影响伺服阀的工作性能.针对上述问题,建立射流管伺服阀的AMESim模型;结合计算流体动力学与冲蚀磨损理论,建立滑阀的冲蚀磨损数学模型.通过有限元仿真软件,模拟颗粒对滑阀的冲蚀磨损;基于射流管伺服阀的AMESim模型,分析滑阀磨损对伺服阀工作性能...     

飞机燃油系统活门关闭特性分析和试验研究

随着飞机燃油系统的广泛应用,由于压力和流量的增大,燃油系统活门在关闭过程中容易出现结构变形,导致活门出现卡死和无法完全关闭的现象。通过建立球形燃油活门的三维流固耦合动力学模型,基于Workbench平台,对活门关闭过程瞬态特性进行仿真分析。结果表明:流道中活门关闭旋钮为易变形结构,在流体压力作用下变形量较小;变形量随开度呈非线性正相关变化,在进口压力逐渐增大时,压力差随之变大,此时活门无法正常关闭;对同类活门做对比分析试验,发现仿真和试验结果基本吻合,提出适当降低流量和压力是延长活门寿命的重要方法。     

基于CFD的车载高压气动减压阀流场分析

对某氢能源汽车两级高压气动减压阀进行了流场分析。首先分析了车载两级高压气动减压阀的工作过程,采用CFD(计算流体动力学)方法并利用Gambit及Fluent软件研究了阀腔内部的压力场和速度场分布,分析了两个阀口的减压作用,速度场分析结果表明阀内最高流速发生在阀口附件且偏下游的位置。     

高温高压核电闸阀流固热耦合分析

以高温高压核电闸阀为研究对象,分析了流固热三场耦合的原理。数值模拟后得到流体的压力、速度和温度分布,以及闸阀的变形和应力分布。通过对闸阀施加载荷,分析压力和温度对闸阀性能的影响。模拟结果显示,流体在阀座部位产生压力波动,并在底部产生涡流,流体压力能转换成热能。在不限制闸阀整体自由变形的情况下,因热产生的变形较大,因流体压力产生的应力较大,热变形能减小闸阀因流体压力作用而产生的应力。     

水压滑阀流场的CFD解析

利用CFD(Computational fluid dynamics)软件对水压滑阀流场进行了数值解析.获得了内流场压力和速度分布,对滑阀的流场特性进行了分析,其结果对在水压系统中使用的水压滑阀的设计或改进提供了参考依据.     

先导式比例方向阀流热固耦合仿真分析

比例方向阀是液压系统的基础元件,其性能直接影响系统的整体稳定性.为防止在阀的使用过程中,节流温升导致阀芯发热膨胀,从而出现阀芯卡紧等现象.针对先导式比例方向阀进行流热固耦合仿真分析,对阀的热变形情况进行探究:建立先导式比例方向阀的固体三维模型和流场模型,采用基于CFD的流热固耦合仿真分析方法,分析节流温升使油液温度升高...     

深海球阀阀座密封性能分析与优化

由于深海工况复杂,深海阀门密封结构在工作状态中遇到不稳定工况时,难以运用传统的凭借经验以及基于经典力学理论的常规设计方法进行研究。从深海工况出发,设计出具有双向密封结构的阀杆和螺栓固定式阀座的深海球阀;应用有限元数值模拟软件,通过选取阀座密封面上三条特征路径代替整个密封表面,研究其在海水外压以及介质内压综合作用复杂工况下的变形规律,分析其密封性能,得出其变形与密封比压的关系。结果表明:不同路径处阀座的变形量与密封比压的关系不同,阀座两端的变形量与密封比压无关,阀座中间部分的变形量与密封比压变化相反;减小阀座径向厚度可增大密封比压,并使密封面上的密封比压分布更加均匀,并且当厚度较小时,密封比压增大速度更快。基于研究结果对阀座的尺寸进行优化,减小了阀座的径向厚度,使阀座的密封比压分布更加均匀且符合阀门的密封评价标准。     

Study on the metrological performance of a swirlmeter affected by flow regulation with a sleeve valve

The metrological performance of flowmeters dominated by internal flow characteristics is often affected by flow regulation with valves in fluid transportation industries. This paper aims to study the metrological performance of a swirlmeter from the analysis of flow characteristics affected by flow regulation with a sleeve valve, and to have a comprehensive understanding from disturbed internal flow field in swirlmeter to fluctuation of flow signal, then to influence in metrological characteristic. With experimental setup developed and numerical simulation employed, throttling effect caused by flow regulation with the sleeve valve was considered in the context of positional relation between the swirlmeter and the sleeve valve (case I, sleeve valve at upstream and swirlmeter at downstream; case II, swirlmeter at upstream and sleeve valve at downstream) to compare the metrological performance under various operating conditions (including flow velocities and valve openings). Flow coefficients in two cases were comparatively examined to assess the throttling effect. Periodic pressure variation of the internal flow was monitored and its corresponding characteristic frequency (vortex precession frequency) in both cases was analyzed under different valve openings. It was found that the metrological characteristic of the swirlmeter in case II was extremely affected by the throttling effect spread upstream from the sleeve valve. In both cases, small valve openings were dominantly responsible for great relative errors in flow measurement. The flow mechanism of air compressed by throttling effect for depressing the vortex precession frequency in metrological characteristic was revealed through analyzing distributions of pressure and entropy production rate (EPR) of internal flow field. The average density of compressed air in the swirlmeter was adopted to evaluate the throttling effect, which was shown a greater dependence on operating conditions in case II. Furthermore, good correlation of average air density with operating conditions in sensitive case II was explored. Finally, this work can provide helpful insight for the metrological performance in fluid engineering.     

电驱高压气动减压阀动态特性仿真研究

设计了一种电驱高压气动减压阀,采用直流电机驱动活塞直动式减压阀,通过调节直流电机的转动角度来控制减压阀的出口压力。减压阀的调压性能受到直流电机控制电压、调压弹簧刚度以及活塞作用面积的影响。为此,建立电驱高压气动减压阀的数学模型,基于MATLAB/Simulink搭建电驱高压气动减压阀的仿真模型,分析直流电机控制电压、调压弹簧刚度以及活塞作用面积对其出口压力的影响,得出电驱高压气动减压阀合理的设计参数,最后对其进行阶跃响应与正弦响应仿真分析。结果表明,电驱高压气动减压阀具有良好的调压精度和动态特性,对同类型气动减压阀的结构设计和优化以及控制特性的改善具有一定的指导意义。     

调节阀噪声分析与气穴研究

以套筒式调节阀为研究对象,通过流体动力学知识和噪声理论对其内部流场进行分析,得到套筒式调节阀产生振动的原因,并找出了调节阀内流道中产生气穴现象的位置。通过CFD数值模拟,计算出在某一开度下调节阀的速度矢量图,并与理论分析的气穴现象进行对比分析。该理论分析和CFD技术的采用,使得低噪声、高性能的套筒式调节阀的设计周期更短,成本更低,效果更好。