內(nèi)流式錐閥流場的數(shù)值模擬與結(jié)構(gòu)優(yōu)化

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1、2012拒管技術(shù)5設(shè)備2O12第3期PipelineTechniqueandEquipmentNo．3內(nèi)流式錐閥流場的數(shù)值模擬與結(jié)構(gòu)優(yōu)化楊東生(黑龍江省大慶頭臺油田開發(fā)有限責(zé)任公司，黑龍江大慶166512)摘要：錐閥具有密封性能好、過流能力強(qiáng)、響應(yīng)快、抗污染能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在流體輸送中得到了廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用PHOENICS流體計(jì)算軟件及k一湍流計(jì)算模型，對內(nèi)流式錐閥的內(nèi)部流場進(jìn)行了模擬仿真，研究了流量變化、開度變化對錐閥流場特性的影響。研究結(jié)果對分析錐閥的性能、進(jìn)行流道的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和實(shí)際工程應(yīng)用都具有一定的指導(dǎo)作用。關(guān)鍵詞：錐閥；計(jì)算流體力學(xué)；數(shù)值模擬；流量系數(shù)中圖分類號：TE8文獻(xiàn)標(biāo)識

2、碼：A文章編號：1004—9614(2012)03—0035—03NumericalSimulationandStructureOptimizingfortheInwardFlowFiledofPoppetValveYANGDong—sheng(DaqingToutaiOilFiledDevelopmentLimitedLiabilityCompany，Daqing166512，China)Abstract：Thehightightness，strongflowcapacity，quiekresponseandhighabilityofanti—pollutionofpoppetva

3、lvehavebeenwidelyappliedinliquidtransportation．ThispaperappliedPHOENICSliquidcalculatingsoftwareandtheturbulencecon—putationmodel，analysedthesimulationresults，acquiredtherelationshipbetweencurrentcapacitychange，opendegreechangandflowrunnerstructure．Theresearchresultofthispaperwillgivedirectivef

4、unctiontotheanalysisofpoppetvalvefunction，optimizationofflowrunnerstructureandpracticalengineering．Keywords：poppetvalve；fluidmechanicscomputation；numericalsimulation；dischargecoefficientO引言(2)假定錐閥閥芯與閥套配合精確，沒有徑向間錐閥利用錐形閥芯的位移來改變液流通路口的隙，無泄漏；大小，以實(shí)現(xiàn)液流方向、壓力及流量的控制[1J。錐閥(3)不考慮流體質(zhì)量力的影響；具有密封性能好、過流能力強(qiáng)、響應(yīng)快、

5、抗污染能力強(qiáng)(4)假定系統(tǒng)內(nèi)部流體無熱傳導(dǎo)現(xiàn)象；等特點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。(5)壁面處無滑移，即固定壁面處速度為零；文中了解閥內(nèi)部流場的速度場、壓力場分布情況(6)流動(dòng)狀態(tài)為湍流，采用標(biāo)準(zhǔn)k一湍流模型(k等，并分析速度、開度對流道流場的影響，進(jìn)而對內(nèi)流為湍動(dòng)能；為湍流耗散率)。式錐閥的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改善]。1模型建立1．1幾何模型圖1是內(nèi)流式錐閥的結(jié)構(gòu)尺寸簡圖。d=10mm，d1=d2=50mill，d3：15mm，d5=30mm，d6=20mm，a=45。，L為開度。圖1中，a為錐閥的半錐角，d、d一d為長度。對此模型的相關(guān)假設(shè)如下：圖1內(nèi)流式錐閥的結(jié)構(gòu)簡圖(1)流體為不可壓縮流體，即dp／dt

6、=0，P為流體1．2數(shù)學(xué)模型密度，kg／m；t為時(shí)間，s；湍流基本方程：墊：0以收稿日期：2011—10—25收修改稿日期：2012—04—24第3期楊東生：內(nèi)流式錐閥流場的數(shù)值模擬與結(jié)構(gòu)優(yōu)化37的流通能力強(qiáng)，流體流過閥門時(shí)的壓力損失小，見圖格采用結(jié)構(gòu)化正交局部加密網(wǎng)格技術(shù)進(jìn)行了局部細(xì)5、圖6?；?2)利用PHOENICS軟件對錐閥的內(nèi)部流場進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析了開度、流量變化對錐閥流動(dòng)特性的影響。計(jì)算了錐閥在不同流量、不同開度下的流量系數(shù)，得到了流量系數(shù)和開度、流量之間的關(guān)系。在其他條件不變時(shí)，流量越大，流量系數(shù)越大，即閥的流通能力越大；在其他條件不變時(shí)，流量系數(shù)隨著開度圖5開度

7、、流量與流量系數(shù)的關(guān)系圖的增加而減小，當(dāng)開度增加到一定值時(shí)，流量系數(shù)趨于平穩(wěn)。(3)計(jì)算了錐閥優(yōu)化前后的流量系數(shù)。結(jié)果表明：在相同條件下，優(yōu)化后的錐閥流量系數(shù)比優(yōu)化前的流量系數(shù)大，即優(yōu)化后的錐閥流通能力大，壓力損失小。圖6優(yōu)化前后的流量系數(shù)對比圖參考文獻(xiàn)：從圖5中可以看出，流量一定時(shí)，隨著閥口開度增[1]張利平．液壓閥原理使用與維護(hù)．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009：1—26．加，流量系數(shù)減??；當(dāng)開度一定時(shí)，流量越大，流量系[2]高殿榮，王益群．液壓錐閥內(nèi)流