基于CFD技术的调节阀流动特性的研究

更新时间：2013-01-08

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调节阀广泛应用于化工、石油、冶金、电力、轻工、水利、船舶以及航空等领域。它是流体输送系统中重要的控制部件,同时也是产生能耗的元件,因此,研究调节阀水力特性,对于降低能耗,提高能源的利用率具有十分重要的意义。调节阀种类繁多,内部结构差异很大,内部形状结构和流动状态都很复杂,对于水力特性的研究还主要是以试验为主,成本高,耗时长,不利于新产品的开发。随着电子计算机以及CFD技术的迅速发展,CFD数值模拟的*性也越来越明显:详细的显示调节阀的内部流场,研究成本低,周期短,便于优化设计;因此,在阀门的设计中也得到了应用。本文应用流体力学和计算流体力学的有关理论,结合商用的CFD软件,对单座二通调节阀以及套筒型平衡阀进行内部三维粘性流场的数值模拟,得到了调节阀内部详细的流动情况:速度场、压力场分布、流线走向、漩涡、二次流等,分析了压降-流量关系、流量特性曲线以及阻力特性等,并与实验数据进行了比较,表明Fluent可以应用于调节阀的流场分析。在此基础上,对阀体流道结构进行了改进,对比分析了几种结构的阻力系数,紊流动能以及耗散率大小以及经济性等,得到了较理想的阀体流道结构。其研究结果为设计率,低能耗的调节阀提供了理论依据。同时对于其它类型阀门的结构改进也有一定的参考价值和指导意义。

调节阀又名控制阀，在工业自动化过程控制领域中，通过接受调节控制单元输出的控制信号，借助动力操作去改变介质流量、压力、温度、液位等工艺参数的zui终控制元件。一般由执行机构和阀门组成。如果按行程特点，调节阀可分为直行程和角行程；按其所配执行机构使用的动力，按其功能和特性分为线性特性，等百分比特性及抛物线特性三种。调节阀适用于空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品等介质。