煤液化调节阀流场演变特性的测试与分析

利用粒子图像测速技术（particle image velocimetry,简称PIV）和涡量分析原理对调节阀不同工况下的流场信息进行测量,研究了进口压力对液压调节阀速度场、涡量场及湍动能的影响。结果表明：调节阀节流口处有对冲射流,其在阀芯头部下游汇合后形成向下游的整体喷射;节流口下游的油液轴向速度先减小后增大,在喉部末尾处附近趋于稳定;在靠近壁面区域油液径向流动速度都较低,在流道中心区域流动速度较高;阀芯头部和下游流道存在由速度梯度引起的介质回流旋涡,高涡量区域主要分布在阀芯头部和壁面处,强的正涡与负涡呈2条斜形宽带分布;阀芯头部为高涡量区且具有贴壁特征,壁面附近高涡量区向下游延展;随着调节阀进口压力的增大,阀口流量、流场高速分布区域、旋涡的强度和尺度以及湍动能均随之增大。     

陶瓷偏心旋转阀在水煤浆工艺中的应用

简要介绍了煤直接液化高效催化剂水煤浆工艺流程,从煤浆管线上使用的调节阀内漏出发,利用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法对偏心旋转阀进行分析,得到内部流场的可视化图形。通过流场的速度模拟分析,找出易发生破坏位置,得出产生内漏的原因,采用阀芯镶嵌陶瓷的改进结构设计,提高了调节阀耐磨损、抗冲刷、耐腐蚀的能力,有效延长了调节阀的使用寿命。     

插装式四通整流阀流场仿真研究

介绍了一种用于单杆双活塞正位移式海水淡化能量回收装置的插装式四通整流阀。利用FLUENT流场仿真软件对四通整流阀的主流道进行了流场仿真,研究了其速度流线、静压及湍流动能在流场中的分布情况,分析了压降、压力波动、能量损耗、振动及噪声产生的主要原因。通过对四通整流阀的阀芯前端锐缘倒角进行圆角处理和加大阀口开度,使得阀腔内部及出口附近湍流动能减小,阀口处液流流速得到缓和,且压力损失明显降低。     

预启式调节阀振动的试验研究

预启式调节阀是一类新型的过程控制调节阀,在某些工况条件下会出现强烈振动。为了揭示其振动机理,采用微型压力传感器和三向加速度传感器,在不同的调节阀开度和压差工况下,分别测量阀芯底部流体脉动压力和阀杆振动加速度响应。对脉动压力时域信号进行幅值分析,对加速度时域信号进行谱分析。试验分析表明:调节阀内流体流动的不稳定性是引起调节阀振动的主要原因。在大开度(70%～100%)及其对应的大压差(0.25～0.27 MPa)工况下,流场最不稳定,脉动压力幅值明显增大,阀杆振动较大。需要进一步研究调节阀结构参数变化对振动的影响。     

某冷却系统用三通调节阀内部湍流动能和 耗散率分析

为研究三通调节阀阀芯节流锥面对内部介质的流动影响,采用CFD软件对阀门内部湍流进行了三维数值模拟,探讨了典型工况下,阀芯节流锥面对阀门内部湍流动能和湍流耗散率的影响,分析发现节流锥面可大幅度降低上阀座在大开度范围内、下阀座在小开度范围内的湍流动能和耗散率,二者降幅达30%以上。所以,阀芯节流锥面可显著降低阀门内部湍流动能的损失以及湍流耗散率的扩散,有利于流动的稳定性和节能性。     

新型旋转高速开关阀内部流场的动力分析与仿真优化

对一种新型旋转高速开关阀的原理和对阀芯自旋转动力进行分析,结合Ansys/workbench对阀内部流场进行仿真。仿真结果表明,可以利用在输出导向节的设计来增加阀芯的自旋转动力,无需外加驱动能量,利用流体自身动能提高阀芯自旋转速度,从而提高了阀的开关频率。     

液压阀道内三维流体流动的数值分析

针对滑阀阀道内的三维流体流动,采用湍流模型的ｋ－ε两方程模型和有限容积数值方法,在圆柱坐标系下对其进行了数值分析。同时计算了流动区域内各节点上的压力ｐ,速度ｖ,湍流脉动动能Ｋ和脉动能耗散率ε。     

船用消防射流泵流场的数值分析

本文基于有限体积法,采用可实现的的湍流模型和COPPER网格画法,对船用消防射流泵的流场进行了数值模拟和分析,得出了射流泵流场的流场分布特点,轴向速度在剖面上呈有序的阶梯状分布,并反映了两股流体充分混合的位置;通过对湍动能的分析,得出了湍动能的分布特点,以及湍射流场主要发生的部位.     

金属橡胶高压精密流量阀流场分析

为确保阀出口处输出流量和压力的稳定性,提出了采用压电陶瓷和金属橡胶两种材料设计的一种金属橡胶高压精密流量阀,利用压电陶瓷驱动流量阀的主阀芯实现对阀芯与阀体开口间位移的精密控制,利用金属橡胶材料的多孔性以及减压、节流和过滤等特点实现对阀出口处流体脉动的平纹波处理。运用Fluent仿真分析了阀出口处的平纹波特性和金属橡胶参数对阀腔内流体湍动能分布的影响规律。分析结果表明:在阀进、出口处安装金属橡胶环后,阀出口处流体速度变化平缓、方向趋于一致,流动更为平缓,一定程度上确保了阀输出流量和压力的稳定性;阀腔内流体的湍动能明显减小,阀腔内的流场更趋于平稳,从而提高了阀的使用寿命和启闭可靠性。     

高流速高含固条件下高压差调节阀冲刷腐蚀规律

为研究煤液化单元中典型装置——高压差调节阀的冲刷腐蚀现象,采用CFD模拟技术,基于离散相模型(DPM)、RNG k-ε湍流模型和磨损模型,对调节阀展开流场特性和磨蚀计算。讨论了阀门开度、结构、介质特性、工况条件对调节阀磨损的影响,结果表明磨损主要发生于阀芯与阀座之间的区域,该处的固相浓度高,流速大是造成磨损主要原因。计算结果与生产现场现象一致,说明模拟分析具有可行性与准确性。     

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...     

Hydrodynamic characteristics and optimization design of a bio-inspired anti-erosion structure for a regulating valve core

Cavitation is the main failure mode of coal liquefaction regulating valve, which seriously limits the service life of the regulating valve. In order to restrain cavitation in the regulating valve, a bio-inspired anti-cavitation structure inspired by the red willow of valve core is proposed. Distributions of pressure, velocity and vapor volume fraction in the bionic valve under different openings (30%, 40%, 50%, and 60%) and inlet pressures (2.0MPa, 3.0MPa, 4.0MPa, and 5.0MPa) are discussed. In addition, the parameters of bionic valve structure are optimized using NSGA-II algorithm, the field synergy principle is applied to evaluate the flow field optimization in the bionic valve. The results show that the cavitation area and cavitation length in these bionic structures are reduced significantly compared with the traditional smooth structure. And the anti-cavitation performance of the trench structure is the best, when the inlet pressure is 3 MPa and the opening is 30%, the vapor volume is 0.10 mm³, the vapor volume is reduced by 98.07% compared with traditional smooth structure. Convex hull structure is the second. When the inlet pressure is 5.0 MPa, the vapor volume of the traditional smooth structure is as high as 148 mm³, and the vapor volume of the convex hull structure is 35 mm³, the vapor volume of the trench structure is 19 mm³. Through the field synergy theory to evaluate the internal flow field, it is found that the effective viscosity coefficient in the traditional smooth structure regulating valve varies from 0.7 to 1.2, that of the bionic trench valve changes from 0.1 to 0.5, both the flow resistance and energy consumption in the trench structure valve are reduced. It is proved that the bionic trench structure of the valve core can effectively improve anti cavitation performance and optimize the internal flow resistance of the flow field, which is of great significance to the optimal design of the control valve.     

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。     

车载高压气动减压阀压力场与速度场研究

分析了氢能源汽车输氢系统的70 MPa两级气动减压过程,取得了两级减压阀各阀腔内部的压力场和速度场分布规律.研究结果表明:两级气动减压阀组的阀腔压力分布可分为上游压力区、中间压力区和下游压力区;第一级减压阀和第二级减压阀的阀口处气体均为超音速流动状态,2个减压阀出口的封闭直角区域均存在低速涡流现象.可以通过计算流体动力学(CFD)方法得到流场分布的数据,为车载减压阀组和锥形阀芯的形状与结构设计提供理论依据.     

电磁先导球阀阀芯受力可视化分析及流道优化设计

采用CFD的方法,在FLUENT软件平台上,对先导球阀内流场的流态进行了数值模拟;分析了阀芯轴向受力的变化;通过改变先导阀顶杆的直径,用以改变流道;并分析了阀内湍流动能的变化,可为阀的流道设计提供了参考。     

核级截止阀三维流场的数值模拟研究

针对核电站使用的截止阀工作状态下的结构特点,基于计算流体力学理论,采用Realizable?K?Epsilon湍流模型以及Enhanced Wall Treatment处理方法,研究截止阀内部流场的压力、速度及流动状态等流场特性。结果表明,由于受对流影响,阀体中部壁面处速度过大,易对阀体内表面造成损害;阀体下方存在较大的旋涡,此处涡流形成的剧烈湍动造成湍动能增加,是流动过程中能量损失和振动的主要原因之一。研究结果对核级阀门的设计及优化具有参考作用。     

An experimental study on swirling flow behind a round cylinder in the horizontal circular tube

An experimental study is performed for turbulent swirling flow behind a circular cylinder using 2-D PIV technique. The Reynolds number investigated are 10,000, 15,000, 20,000 and 25,000. The mean velocity vector, time mean axial velocity, turbulence intensity, kinetic energy and Reynolds shear stress behind the cylinder are measured before and behind the round cylinder along the test tube. A comparison is included with non swirl flow behind a circular and square cylinder. The recirculation zones are showed asymmetric profiles.     

直流低速风洞流场特性研究

对一直流低速风洞的试验段流场品质进行实验研究,利用IFA300热膜风速仪测量了风洞试验段的流场,获得试验段两截面中心线上速度和湍流度分布,结果表明,该风洞具有较好的流场均匀性和稳定性,具备了开展横流中的紊动射流实验研究的基本条件。     

电磁阀内部流场CFD分析

利用计算流体力学软件FLUENT对一种气井专用的电磁阀内部流场进行了计算和分析,结果表明:阀芯后部存在低速区,下部出口管内存在两个明显的涡流区,涡流区的出现加大了流动的阻力;随着阀芯开度的增大,阀芯后部低速区仍然存在,涡流区的旋转强度减弱,阀体内的湍动能和湍能耗散率减小,电磁阀的总压降减小;锥形阀座壁面和下游出口管下部壁面剪应力较大,其它区域剪应力较小,因此在阀芯锥面以及阀座锥形壁面和下游出口管下部的壁面处容易磨损。研究结果为电磁阀内部结构的设计提供了指导。