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。     

基于CFD的液压比例流量阀通过流量的计算

该文利用CFD计算方法研究某新设计的带有节流窗口的比例流量阀的阀芯位移-流量的特性,并与通常采用的小孔出流的计算公式所得的结果进行比较,证明在阀芯开度较小时,两种结果具有很好的一致性,但是随着阀口开度的逐渐增大,两者计算结果的差别越来越大,从传统的设计经验判断,CFD计算出的流量特性曲线具有很高的可信度。     

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。     

直通单座调节阀阀芯形面优化设计

通过理论分析直通单座调节阀的流量与阀座处流通面积的关系,导出了流通面积和阀芯直径的近似计算式。通过改变阀芯在不同开度下的直径,优化阀芯外轮廓形面,使直通单座调节阀的设计流量特性与实际流量特性趋向一致,减小调节误差。     

V型球阀阀芯的设计优化

为了解决V型球阀在相对较小开度下等百分比特性较差的问题,首次提出了一套对V型球阀阀芯的设计优化流程。该流程采用数值模拟、样本均值评估及面积平均等效法来计算DN50V型球阀阀芯等百比特性系数RQ,并用实验来验证流程的合理性,进一步推广到其他型号的球阀中。结果表明,原始DN50V型球阀阀芯在开度28.6%到7.1%区域不符合等百比特性,经优化设计后球阀阀芯的等百比特性系数RQ得到了有效改善,提升水平接近一倍多,并且通过试验测量所得等百比特性系数超出优化设计结果;进一步在DN80V型球阀阀芯中进行推广,可知这种优化设计方法具有普遍适用性;V型球阀阀芯设计优化方法效率高、数值可靠,能够提升阀芯流量控制水平,提高阀芯设计能力。     

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...     

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。     

某型号液压打桩机环形阀组回油流场理论计算与仿真分析

液压打桩机是利用液压油压力来传递动力,驱动打桩锤进行打桩作业的装置,在海洋工程领域有着广泛应用,为获得某型号液压打桩机环形阀组回油流场特性,对其进行了理论计算与仿真分析。首先通过数学模型从理论上计算出回油流道的压力损失;然后利用Fluent仿真软件得到了回油流道在不同阀口开度下的压力云图以及速度云图;最后在不同阀口开度下将理论计算与仿真模拟结果进行了对比。结果表明:理论计算结果与仿真模拟结果趋势相同,并且流体在阀芯表面会形成局部高压,在阀口周围以及阀芯中部的局部表面会产生旋涡。研究成果为液压打桩机中环形阀组的设计提供了一定参考和借鉴。     

截止阀内部瞬态流动特性研究

为得到截止阀启闭过程中流动特性对自身性能的影响规律,对截止阀内部瞬态流动特性进行研究。在不同开度的情况下,应用仿真软件进行模拟分析,结果表明：当开度小于30°时,截止阀阀芯结构内部高压区域的压力急剧增大,压力分布密集,截止阀流阻因数提高;当开度大于70°时,截止阀阀芯结构内部高压区域的压力相对减小,压力分布平缓,截止阀流阻因数降低,此时有利于提高截止阀的流通性能。将流阻因数作为衡量截止阀流通性能的评判标准,在整个开启过程中,截止阀开度越小,阀芯所受管道振动与冲击越大,越不利于流量调节。     

挖掘机多路阀阀口冲蚀磨损研究

针对挖掘机多路阀阀口易发生冲蚀磨损导致性能下降及失效的问题,以回转联作为研究对象,建立了以DPM离散相模型和Edwards冲蚀模型为基础的计算模型,并通过Fluent软件模拟了不同流量、阀口开度和颗粒属性下的阀口冲蚀磨损情况,针对发生冲蚀磨损最严重的阀芯区域,分析并得到了冲蚀磨损分布和冲蚀磨损率随流量、阀口开度和颗粒属性的演化规律。结果表明：阀口的冲蚀磨损情况会随流量、阀口开度和颗粒属性的变化而规律变化,对于阀芯部位,磨损面积会随阀口开度变小而变小、随流量增大而增大;开度减小和流量的增加会引起阀芯冲蚀磨损率增大,其中冲蚀磨损率对阀口开度的变化较为敏感,在小开度情况下会出现磨损率的大梯度变化情况,而流量则对冲蚀磨损率影响较为平缓;当固体颗粒在油液中的质量一定时,颗粒直径的变化对阀芯冲蚀磨损率有较大影响。     

DN100型物联网流量型平衡阀性能试验研究

针对温度型平衡阀调控中的滞后性等问题,提出采用一种物联网流量型平衡阀,通过模拟3种阀芯形状（W型,V型,O型）的DN100物联网流量型平衡阀在不同开度时进出口压力的变化,计算出流量特性曲线,并利用试验台对W型阀门进行流量性能试验,研究阀门开度、阀门进出口压力与流量之间的函数关系,并对数值模拟结果进行论证。结果表明,压力场轴向分布特性和流量适配性相较于V型阀和O型阀,W型阀芯具有更好的调节能力,在对应的流量下,W型阀门开度在45%～63%之间,调节范围大,符合等百分比阀门特性,可实现小流量时精细调节、大流量时快速调节。研究结果可为物联网流量型平衡阀的设计和应用提供参考。     

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。     

节流截止阀阀芯端面形状对线性度的影响

以螺纹插装阀上某型号的节流截止阀作为研究对象,建立不同端面形状节流槽的阀芯,通过理论计算结果与Fluent数值模拟结果进行对比,对不同端面形状节流槽的阀芯在不同开度下与流量的关系进行分析,比较不同形状的节流槽对阀芯线性度的影响,选取较好的阀芯线性度的阀芯端面形状。     

不同开度下球阀磨损性能分析

球阀在操作过程中,不同阀芯开度会影响介质的流速,进而影响壁面的磨损速率.建立球阀结构简化模型,设置不同的阀芯开度,对壁面磨损速率和内部介质流速进行数值模拟计算,得到不同阀芯开度下球阀壁面磨损速率分布图和内部介质流速矢量分布图.通过分析确认,随着阀芯开度的不断增大,球阀壁面磨损速率和内部介质流速相继减慢,壁面磨损区域发生变化,磨损面形状由带状变为点状和块状.分析结果对球阀的设计与使用具有参考价值.     

某型气动单向阀颤振特性研究

针对某型号气动单向阀打开过程中持续颤振现象,该文采用AMESim分析软件建立单向阀数值计算模型,对不同入口流量条件和气体介质条件下的工作特性进行仿真计算,得出此种类型单向阀产品的工作特性,当单向阀入口压力在0.8~1.5MPa阀芯振幅最大,压力高于3MPa阀门处于开度稳定状态,同时,开展单向阀特性试验验证,试验与数值计算结果较好吻合,为单向阀产品特性认识和正确使用提供重要指导。     

直通单座调节阀柱塞式阀芯型线设计方法

对调节阀的结构特性进行研究,推导出已知固有流量特性调节阀相对的缩流面积和涡流面积之比等于其相对流量系数。根据相似性原理,假设具有相同固有流量特性的不同规格调节阀其相对流通面积随相对开度的变化规律是相似的,并据此给出了一种柱塞式阀芯型线的解析设计方法。根据该方法所设计的阀芯型线的数值模拟流量特性与固有流量特性的偏差符合IEC 60534-2-4的规定,可见该设计方法减轻了调节阀阀芯型线设计过程中通过流量试验反复修正阀芯型线的工作量,具有一定的推广价值。     

非全周开口滑阀的流场特性及其优化

针对滑阀液动力的优化问题,对非全周开口、内流式滑阀流场特性进行了研究,对其阀套结构进行了优化。首先,采用两相流模型,利用动网格技术、UDF功能模拟了阀芯的运动状态,通过仿真计算了阀芯运动状态下的瞬态流场,同时分析了阀芯静止时的稳态流场;然后,研究了滑阀阀芯的运动速度、流量变化、阀口开度对液动力的影响;最后,提出了一种把阀套进油孔由直孔改为斜孔的方法来优化滑阀的液动力,并对不同倾斜角和阀口开度时的滑阀液动力进行了比较。研究结果表明：相较于瞬态液动力,滑阀的稳态液动力更大;在阀芯运动速度快、流量大,且阀口开度小于0.5 mm时,滑阀的瞬态液动力比较大,因而其影响也不可忽视;优化后的阀套结构可以有效减小液动力,倾斜角在15°～20°范围内时其优化效果最好;该研究结果可为滑阀结构的优化设计提供有益的参考。     

阻尼可调减振器用电磁阀研究

基于阻尼可调减振器用先导溢流电磁阀的结构特征,在Ansoft Maxwell环境下对电磁阀电磁力进行有限元仿真计算,通过对计算结果的分析获得激励电流与电磁力成近似线性关系的电磁阀行程段(0.4~1.0)mm。将电磁阀电磁力的计算结果导入AMEsim环境下的电磁阀仿真模型中,仿真分析不同电流下电磁阀特性,通过对比阻尼可调减振器的仿真与试验结果间接验证电磁阀仿真模型的正确性。在此基础上分析定值激励电流下电磁阀的压缩弹簧刚度,阀芯锥角,阀芯导向间隙对阀芯稳定开度的影响情况,仿真结果的获得可为该类型的电磁阀设计提供参考。     

基于CFD的迷宫式调节阀内流场分析

建立了迷宫式调节阀内流场的二分之一几何模型,应用计算流体力学(CFD)的方法对迷宫式调节阀的内流场进行数值模拟,计算得到了在不同开度时迷宫式调节阀整体的流量系数和阀芯各个盘片的流量系数,分析了迷宫式调节阀内局部流场的流动特性,为迷宫式调节阀的相关研发工作提供参考。     

大减压比高压气动比例减压阀阻尼孔耦合特性仿真研究

设计了一种大减压比高压气动比例减压阀,采用先导控制方式,通过调节比例电磁铁推力控制减压阀输出压力。通过进气阀芯与先导阀芯联动,调节进入控制腔气量,从而控制主阀芯开度,调整主阀芯节流作用,最终控制减压阀输出压力,达到输出压力与电磁铁推力动态平衡。控制腔的压力受控制腔进气阻尼孔大小、排气阻尼孔大小及进气阀开度影响。为此,建立了该比例减压阀的动力学及热力学数学模型,根据动力学及热力学数学模型搭建比例减压阀系统仿真模型,通过数值仿真分析主阀芯控制腔进气、排气阻尼孔参数与进气阀芯开度间耦合特性对该比例减压阀输出压力的影响,进一步优化该比例减压阀结构,提高减压阀输出压力控制精度及响应速度。本研究对同类型高压气动减压阀优化设计及输出压力控制性能的提高提供一定参考。