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。     

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。     

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。     

基于ANSYS Workbench的直通式截止阀流道的分析

以直通式截止阀为模型进行研究,在阀体中利用阀芯的跨度来控制阀道中介质的流量,达到控制阀门出口的流体压力的目的。运用Solid Works对直通式截止阀的结构进行建模,并运用ANSYS Workbench软件中的Fluid Flow(Fluent)和Fluid Flow(CFX)模块对其流道的压力进行分析,当介质在相同压力的情况通过不同开度的流道分析流道压力的变化情况,从而获得其压力图和流线图,为提高和优化截止阀内流道结构和性能提供理论依据。     

闸阀阻力特性分析

通过Flow Simulation软件,分析了闸阀在不同开度下介质的压力分布及流速分布,根据后处理结果给出了阀门的流阻特性和内部介质流动特性,并求解阀门不同开度下的阻力特性曲线。     

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。     

直角截止阀噪声特性分析及优化设计

针对直角截止阀振动噪声较大的实际问题,建立了某型号直角截止阀的流场结构,并利用CFD数值计算方法对其在不同开度下的压力、速度和湍流动能进行了计算。计算结果显示,直角截止阀在阀口位置具有明显的空化现象和湍流噪声,且阀口开度越小,噪声问题越明显。针对该问题,对直角截止阀的阀芯、阀座和回油腔流道结构进行了低噪声优化设计和计算分析。计算结果表明,优化后的新型直角截止阀与原阀相比,空化系数减小了10%以上、湍流噪声降低了20 dB以上,具有良好的低噪声性能。     

直通式截止阀流阻特性分析

采用数值模拟方法,对比分析了2种典型结构直通式截止阀的流阻特性,分别计算了DN32、DN65、DN125等3种公称通径直通式截止阀在全开度下的流阻系数,分析了2种典型结构直通式截止阀的流阻特性随公称通径的变化规律,对直通式截止阀的结构设计和选型具有指导意义。     

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。     

插装阀内部流场分析与实验

建立了插装阀内部流动区域的能量与流量的数学模型,并利用计算流体动力学软件FLUENT对插装阀的内部流动区域进行仿真,得出了内部流体的压力云图、速度矢量图,同时,在大型液压机上采集了插装阀的阀芯在不同的开度时压差、流量的变化情况,根据采集的实验数据,绘制出压差与流量特性曲线,并对其进行对比分析。     

集成电路用气动隔膜阀流体特性的数值研究

基于Fluent流场模拟软件，对自主设计的集成电路用气动隔膜阀的流阻特性与内部流场特性进行了可视化数值研究。在保证计算条件相同的前提下，对不同开度下的全三维流体域进行了稳态模拟仿真。结果表明：此隔膜阀为快开流量特性，流量系数随开度的增加呈对数级增大，流阻系数随开度的增加呈反比例式减小，且在开度为1.8 mm后均变化不明显。阀芯与阀座的间隙为流速和压强的突变处，阀芯在此处易受到流体的冲刷。研究结果为此阀的合理使用开度提供了有效数据，为同类产品的相关研究提供了参考价值，并为后续的结构优化设计指明了方向。     

节流槽形状对液压滑阀卡滞力的影响

液压滑阀是液压系统中的关键控制部件之一,其结构简单可靠,易于实现流量、压力控制。但是运行过程中由于热负荷产生的微小变形会导致阀芯卡滞现象的出现。当阀芯发生卡滞现象时,可能会严重降低液压阀的精度和灵敏度。基于热-流-固耦合模型,分析了节流槽形状对液压滑阀卡滞力的影响。首先建立了阀内固定开度流道模型,计算获得了不同节流槽形状下阀内流动特性;其次,将流体分析得到的温度场信息作为边界条件加载到热分析中,得到阀芯上的温度分布特性;最后研究了不同节流槽形状下阀芯间隙的变形量,分析阀芯卡滞的变化,为减小阀芯卡滞措施的研究提供参考。     

旋转式换向阀非定常空化流动特性研究

针对旋转式换向阀空化现象会导致噪声及其性能恶化,进而影响液压激振系统的问题,对旋转式换向阀非定常空化流动特性进行了研究。利用SolidWorks软件建立了阀口的三维模型,利用前处理软件ICEM对几何模型进行了网格划分及边界条件的设置;借助Fluent软件中的Mixture气穴模型和RNG湍流模型,建立了流场数学模型,采用滑移网格技术对阀口空化流动进行了数值模拟;探究了不同开度下旋转式换向阀压力场、速度场以及气穴分布的变化趋势。研究结果表明:开度的大小会影响阀口的压力场和速度场的分布,阀芯沟槽极易出现漩涡,并且开度的变化会影响漩涡的大小;空化区域的分布也会随阀口开度的变化而变化;最大气体体积分数随入口压力和阀芯转速的增大而增大,随背压的增大而减小。     

三偏心蝶阀的流场和阻力特性研究

通过流阻试验获得了直径为680mm的三偏心蝶阀在不同开度和速度下的流阻系数。以试验结果为基础验证湍流模型,选择SST模型作为湍流模型,建立获得三偏心蝶阀详细流场的数值模型。利用该数值模型对试验蝶阀在90°、70°、50°开度下的流场和流阻系数进行预测,90°代表全开。试验结果表明,50°开度的流阻系数值约为90°开度流阻系数值的9倍;三偏心蝶阀全开时的流阻系数值约为中线蝶阀全开时流阻系数值的6倍。数值分析表明,全开状态下,三偏心蝶阀阀板处存在的漩涡比中线蝶阀多,可对三偏心蝶阀阀板形状进行优化,以减小流阻系数;随着开度减小,流体的流动产生与阀板关闭方向一致的力矩,帮助阀板关闭。     

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。     

基于CFD技术的高压截止阀内流道结构参数的分析

运用CFD软件对一种高压截止阀进行了三维数值模拟,对截止阀不同的内流道结构进行流动分析。通过对典型的高压截止阀结构进行建模,借助CFD软件分析了阀门内部流场的流动特性,给出了优化的内流道结构的分析结果及产品设计的理论依据。     

三偏心蝶阀流量特性数值分析及结构优化

通过FLUENT对不同结构的DN600口径的三偏心蝶阀模型进行流场数值分析,得到阀门内部的流场分布。通过蝶阀内部压力和速度矢量分布情况,找出影响流量系数和流阻系数的结构因素。然后优化蝶板、密封圈、压板结构减小流通阻力,增大流量系数,以满足工程需求。同时对满足工程需求的三偏心蝶阀进行不同开度下的流量分析,拟合出阀门流量特性曲线,为三偏心蝶阀的调节范围提供参考依据。     

高粘度流体截止阀的过流性能模拟

为了解决现有截止阀不适用高粘度流体以及非标非常规工况下的流体管道控制问题,设计了一种高粘度流体截止阀。通过solidworks软件建立结构模型,采用ICEM CFD软件划分网格离散化处理,基于Fluent软件构建高粘度流体的流场分析模型并进行数值模拟,以流阻系数为过流性能评判标准,对截止阀的结构形式、腔体形状、阀芯形状以及阀芯大小进行对比分析并得出结论,最后辅助实验验证,给阀门的设计和应用提供科学依据。