基于CFD技術(shù)的調(diào)節(jié)閥流動(dòng)特性的研究
調(diào)節(jié)閥廣泛應(yīng)用于化工、石油、冶金、電力、輕工、水利、船舶以及航空等領(lǐng)域。它是流體輸送系統(tǒng)中重要的控制部件,同時(shí)也是產(chǎn)生能耗的元件,因此,研究調(diào)節(jié)閥水力特性,對于降低能耗,提高能源的利用率具有十分重要的意義。調(diào)節(jié)閥種類繁多,內(nèi)部結(jié)構(gòu)差異很大,內(nèi)部形狀結(jié)構(gòu)和流動(dòng)狀態(tài)都很復(fù)雜,對于水力特性的研究還主要是以試驗(yàn)為主,成本高,耗時(shí)長,不利于新產(chǎn)品的開發(fā)。隨著電子計(jì)算機(jī)以及CFD技術(shù)的迅速發(fā)展,CFD數(shù)值模擬的性也越來越明顯:詳細(xì)的顯示調(diào)節(jié)閥的內(nèi)部流場,研究成本低,周期短,便于優(yōu)化設(shè)計(jì);因此,在閥門的設(shè)計(jì)中也得到了應(yīng)用。本文應(yīng)用流體力學(xué)和計(jì)算流體力學(xué)的有關(guān)理論,結(jié)合商用的CFD軟件,對單座二通調(diào)節(jié)閥以及套筒型平衡閥進(jìn)行內(nèi)部三維粘性流場的數(shù)值模擬,得到了調(diào)節(jié)閥內(nèi)部詳細(xì)的流動(dòng)情況:速度場、壓力場分布、流線走向、漩渦、二次流等,分析了壓降-流量關(guān)系、流量特性曲線以及阻力特性等,并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較,表明Fluent可以應(yīng)用于調(diào)節(jié)閥的流場分析。在此基礎(chǔ)上,對閥體流道結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn),對比分析了幾種結(jié)構(gòu)的阻力系數(shù),紊流動(dòng)能以及耗散率大小以及經(jīng)濟(jì)性等,得到了較理想的閥體流道結(jié)構(gòu)。其研究結(jié)果為設(shè)計(jì)率,低能耗的調(diào)節(jié)閥提供了理論依據(jù)。同時(shí)對于其它類型閥門的結(jié)構(gòu)改進(jìn)也有一定的參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。
調(diào)節(jié)閥又名控制閥，在工業(yè)自動(dòng)化過程控制領(lǐng)域中，通過接受調(diào)節(jié)控制單元輸出的控制信號，借助動(dòng)力操作去改變介質(zhì)流量、壓力、溫度、液位等工藝參數(shù)的zui終控制元件。一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門組成。如果按行程特點(diǎn)，調(diào)節(jié)閥可分為直行程和角行程；按其所配執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用的動(dòng)力，按其功能和特性分為線性特性，等百分比特性及拋物線特性三種。調(diào)節(jié)閥適用于空氣、水、蒸汽、各種腐蝕性介質(zhì)、泥漿、油品等介質(zhì)。
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