基于Solid Works Flow Simulation的球阀内部流场仿真模拟研究

为了了解流体在球阀不同开度下的流动状态及对应的流阻系数,应用商业软件Solid Works Flow Simulation对球阀不同开度的三维流场进行数值仿真模拟和可视化研究。模拟结果表明,在开度较小的情况下,阀芯横截面流速沿中心线呈对称分布,阀芯内部流场存在一对尺寸相等、方向相反的漩涡,且这对漩涡基本占据整个流道;同时出口管路也存在强烈的涡流,随着球阀开度的增大,流动达到稳定,漩涡消失。利用数值模拟结果,求解不同开度下球阀的流阻系数,并与实验拟合公式结果进行对比,验证了数值模拟方法的可靠性。根据球阀流阻系数与开度变化的趋势可知,当球阀开度增大到70%时,再增大开度对流阻系数的减小影响不大。模拟结果可为球阀结构设计和性能优化提供参考。

基于Solidworks Flow Simulation的微流阻微开启压力止回阀设计

针对传统止回阀存在高开启压力和高流阻的问题,设计了一种微流阻、微开启压力的止回阀。依据CAD设计图,对阀门开启压力和流阻进行了理论计算。利用Solidworks Flow Simulation软件,分析阀门分别处于75°、40°、10°工况时的压力云图,计算出每个工况下的流量系数。结果表明,设计的阀门开启压力小、流阻系数小、流量系数大、通流能力好,能有效减小流体系统中总输送泵的能耗,达到了设计的目标。

球阀开度及入口速度对固-液两相流场的影响

球阀广泛应用于固-液两相流的运输和流量调节。利用有限元软件研究球阀不同开度和不同入口速度下流场的变化,对于设计、制造球阀及优化球阀结构具有一定的指导意义。结果表明,阀门开度越大,轴截面流线越平直,压力梯度、速度梯度和流阻系数越小,流动状态越稳定;入口速度越大,轴截面流线越弯曲,压力和速度变化越明显,流动状态越紊乱,但流阻系数与入口流速无关。

核级锻钢截止阀流通特性分析及结构优化

分析四种不同阀体流道结构的核级锻钢截止阀,依据伯努利方程和GB/T 30832标准,应用Flow-Simulation软件对其阀瓣在全开状态下进行流通特性的有限元分析,模拟流场云图,计算出阀门流阻系数和流量系数,分析不同流道结构对介质流动的影响,对比在相同状态下哪种结构形式的锻钢截止阀流阻系数最低。优化偏心型阀体流道结构,降低阀门两端压力损失,提升其流通性能,对核级锻钢截止阀的优化设计提供技术支持。

坡面薄层水流水动力学特性试验

坡面流水动学特性对阐明土壤侵蚀和坡面产沙机理均有重要意义,采用坡面定床阻力试验,定量研究了6种不同粗糙度床面、5种不同坡度下坡面薄层水流水力要素关系及阻力的变化特征,以期揭示坡面薄层水流阻力的内在规律性。结果表明,坡面薄层水流流态指数随坡度呈现出的先减小后增加的变化趋势,当试验坡度小于0.15 rad时,流态指数随坡度的增加而逐渐减小,当坡度大于0.15 rad时,出现相反的变化趋势。流态指数随床面粗糙度呈抛物线变化趋势,其均值为0.376,总体上坡面薄层水流属于滚波流区和过渡流区的范畴;水流弗劳德数与单宽流量和试验坡度均成幂函数关系,临界流对应的单宽流量随粗糙度的增加而增大,随坡度的增加而减小,水流流型处于临界流和急流型态;阻力系数与单宽流量呈幂函数关系,而与雷诺数成反比关系,关于增阻的原因主要与绕流产生压差阻力和坡面滚波流引起的局部阻力有关,并根据薄层水流阻力特征,提出了滚波流区阻力计算公式。研究成果可为坡面土壤侵蚀预报模型构建提供理论依据,从而促进明渠水流理论向坡面水流方面扩展。

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。

聚氯乙烯球阀水流阻力特性及流动规律分析

为了研究排灌工程管网中PVC球阀水流阻力及流动规律,对2种PVC球阀DN75和DN50进行了试验,采用角位移传感器监测阀门开度,同时采用Realizablek-ε紊流模型对2种球阀进行了数值模拟并分析验证,在此基础上对3种规格球阀DN110、DN90和DN63进行了数值模拟研究,得到5种规格球阀的阻力系数计算表达式。比较试验与数值模拟结果,DN75和DN50球阀模拟的阻力系数值与试验吻合的较好。DN75球阀流场特征显示相对开度为0.91时流态比较稳定,无明显漩涡;相对开度为0.36时压力、速度梯度较大,在球阀YZ截面出现大小相当、方向相反的对称漩涡,造成了较大的水头损失。研究结果可为管网的水力计算提供参考。

蝴蝶阀阻力系数的数值模拟及分析

阀门作为管道系统的基本控制设备在管路中起着十分重要的作用,其主要功能是调节流量.阀门阻力系数是阀门的主要参数之一,通常由试验测得,给出推荐使用值.本文以标准k-ε模型为依据,对设在管道中的蝶阀进行了流场数值模拟,研究了在不同开度下的蝶阀阻力系数.通过与设计手册推荐采用的阻力系数进行对比,数值模拟发现流速对阻力系数也有一定的影响,并随着流速的增加其计算值逐渐趋近推荐的阻力系数值.分析计算结果,总结了阻力系数与蝶阀开度及速度的函数关系式ζ=A v2-Bv+C,公式计算与数值模拟值进行比较,满足精度要求.

基于CFD的三偏心蝶阀的流场特性研究及优化

由于三偏心蝶阀结构的特殊性,对其内部流场的流动性能进行了深入研究。建立了三偏心蝶阀的几何模型,对其内部流场进行模拟,获得了阀门的流量系数、流阻系数,并分析了阀门的轴向偏心、径向偏心和角度偏心与流量系数、流阻系数之间的变化规律,得知:角度偏心的数值大小与流通能力近似成反比;径向偏心值与阀门流通能力近似成正比,且影响大于角度偏心;而轴向偏心值对于阀门的流通能力几乎没有影响。采用正交试验法对三个偏心进行优化,降低流阻系数,提高流量系数,改善阀门流通性能。

基于Fluent的有杆泵固定阀流量系数模拟计算

有杆抽油泵固定阀的流量系数是评价阀流通性能的重要指标,也是计算阀流量的必需参数。目前还没有专门针对固定阀流量系数的实验与计算公式,利用Fluent软件对流体过阀过程进行了模拟,分析原油通过固定阀时内部流场的分布状况,以及流体参数(密度、黏度、速度)与阀球开启程度对整个过程的影响,得到不同开启程度下固定阀的流量系数曲线,为有杆泵流体进泵流量计算提供依据。

多级降压调节阀阀芯流阻特性及参数分析

为了系统研究节流结构参数对调节阀降压性能的影响,对串式多级降压调节阀阀芯的内流与节流特性进行了研究,分析了不同结构参数对其内部流动特性的影响规律。结果表明,多级降压调节阀整体流量系数随着开度的增大而增大;流道倾角对节流结构控压性能有重要影响,当节流结构流道倾角设置为48°时,可以获得最低的紊流度;倒角能够显著减少涡流的产生;在流道倒角位置采用6 mm倒角时较无倒角方案平均湍动能降低73%,同时能够有效降低湍流耗散率,减小出口处分配的压降,避免汽蚀的发生。研究结果能够为串式多级降压调节阀的结构设计与优化提供理论支持。

气侵钻井过程中井底衡压的节流阀开度控制研究

基于钻井中的多相流控制体方程,建立了井底衡压的节流阀套压补偿控制模型,通过节流阀的实时调节可补偿气相滑脱压降,使井底压力与地层压力保持平衡.结果表明,气侵发现得越早,井底衡压控制越容易实现,气侵早期发现依靠井底气侵监测装置;当发现井底气侵时,大幅调节节流阀开度,使节流阀产生的套压快速平衡地层压力,此时根据井底欠压差的变化调节节流阀;随气体沿环空上移,微调节流阀开度,实时平衡气体滑脱产生的压降,此时调节节流阀依靠补偿控制模型;随气体循环出井口,环空中呈现0气流,节流阀开度及套压趋于稳定.

基于CFD的液压锥阀结构特性分析

针对液压锥阀复杂的结构,各参数对其性能影响的不确定性,采用计算流体动力学(CFD)方法对锥阀阀腔内的流场进行了求解,得到了不同结构下不同开口度对应的流量系数与液动力值。通过分析可知:当锥角为90°,阀芯入口圆周直径为16mm或16.5mm时,模型结构达到最优化。

大口径活塞套筒式调流调压阀流动特性分析

调流调压阀用于实现管线不同流量和压力工况的转换,其良好的调节性能和流动特性对管道系统的高效运行意义重大。本文以2400LT-41X-10Q型大口径活塞套筒式调流调压阀为研究对象,通过数值分析软件Fluent结合RNG k-ε湍流模型及动网格,研究了不同开度下稳态工况及开、关阀过程中瞬态工况的流动特性。结果表明,由于活塞套筒的运动产生阻流作用,故开阀和关阀的动态流量系数均小于稳态值,而对应的动态流阻系数则均大于稳态值。同时,对应开阀和关阀过程,活塞套筒将受到反向的瞬态侧向力,且以轴向力为主。因固定套筒的需要,在全开度附近保留了一段空行程,使得竖向和水平的侧向力在该开度下出现了陡升的峰值,可能影响阀门驱动机构的操作或引起阀门的卡塞。另外,通过对比不同阀门开度下的阀内流速、压力、湍动能和湍流耗散率等流场分布来对该其工作原理和流动特性进行说明。分析结果为活塞套筒式调流调压阀的选型和使用提供了参考。

蝶式缓冲止回阀的结构分析及优化设计

采用ANSYS Workbench软件对蝶式缓冲止回阀进行静力学结构仿真分析,并基于仿真分析数据对阀板的结构进行了结构优化。优化后蝶板厚度为28mm,比优化前减小了2mm;阀板的开度可以达到32°,流阻系数为0.204,比优化前降低了0.016;减少了能量损失,提高了阀门的效率。

迷宫式最小流量调节阀的流动特性研究

将迷宫式最小流量调节阀的流道分解为串联型和并联型流道,首先对其节流降压特性分别进行模型试验,分析流体在流道中的压力分布特性,然后根据压力分布特性,对串联型流道进行优化设计和试验,最后通过模型试验,研究了两种流道的阻力特性。研究表明,在入口流量相同的条件下,串联型迷宫流道节流产生压降大,并联型迷宫流道产生的压降小,但是降压过程更平缓;通过对串联型流道进行优化设计,克服了串联流道中因面积增加过大所导致的缩流现象;阻力特性试验表明,串联型流道的阻力系数较并联型流道大。

气力输送过程分支管路阻力特性的研究

在水平T型分支管道中,用压缩空气对平均粒径为0．25 mm的砂石进行气力输送试验。试验结果表明,在发送压力保持不变的情况下,输送气速和分支管路流量控制阀开度差值的变化,对分支管各自的阻力特性和相互间的压差有显著影响。当输送气速下降时,两分支管相互间的压差减小,各分支管的单位长度压差在开始时逐渐减小,但当气速下降到一定程度后,单位长度压差转而增大。当分支管流量控制阀开度差值由小变大时,两分支管各自的压差曲线逐渐远离,且两分支管相互间的压差逐渐增大。

半球缺纵向排列对半球缺阻流体无阀泵的影响

为分析半球缺阻流体无阀压电泵中阻流体半球缺的绕流阻力的大小及变化规律对泵输出性能的影响,对阻流体作用规律进行了试验研究。首先,建立了两个半球缺纵向遮流系数及流阻系数的计算公式;其次,递推出多个半球缺纵向排列遮流阻力作用规律;最后,建立了任意多个半球缺纵向流阻系数的关系式。通过对纵向排列半球缺的流阻及泵流量试验,验证了该关系式的正确性;同时,在驱动电压为120V、频率为6Hz时,置入4个半球缺得到了43.89mL/min的最大泵流量,理论与试验流量变化趋势一致。研究表明,半球缺纵向流阻系数关系式可用于半球缺无阀压电泵的流阻及泵流量计算,球缺数量与泵流量呈正相关。

高压核电平板闸阀的设计与数值模拟

针对核电工业的需要设计了公称压力为25 MPa、公称直径为150 mm的高压电动平板闸阀,介绍了其主要结构的设计及计算方法.分析了阀门开启状态下流动压力损失的产生原因及分布区域.对阀门进行了流固耦合计算,以研究介质载荷对其结构产生的影响.建立了闸阀及水体的三维模型,利用CFX软件对模型进行网格划分并定义边界条件,计算后得到了介质流动状态下的压力、速度分布,并指出了产生压力损失的主要部位.利用Ansys软件将介质载荷施加到闸阀上进行流固耦合分析.结果表明,介质在阀座区产生涡流损失,阀座区之后静压值明显下降,流道壁面处流速减小,闸阀中腔上部的压力降和速度都很小.闸阀的流阻系数为0.093,闸阀的最大变形为19.4μm,最大应力值为70.8 MPa,分别位于阀座出口端的顶部和侧面;开启状态下闸阀的变形及应力均在允许范围内.

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。