基于CFD的数字V型球阀特性研究

以数字v型球阀为研究对象,建立了阀门内流场几何模型与网格模型,运用CFD相关理论与软件,仿真分析了阀门内部的三维流场,得到了v型球阀恒压差、不同开度下的体积流量与相对流量等数据．研究了数字v型球阀相对体积流量与相对开度的关系、步进电机数字脉冲信号与阀门开度的关系及步进电机数字脉冲信号与阀门相对开度的关系．建立了数字v型球阀的理想流量特性曲线、位移曲线与静态特性曲线．     

阀芯型面对燃气阀性能的影响

研究燃气阀阀芯型面对阀门性能的影响. 利用计算流体力学方法和动态网格技术对3种具有不同阀芯的燃气阀内流场进行模拟. 利用子程序计算了阀芯的运动情况,并用冷气实验对数值计算进行验证. 计算结果表明,凸面式阀门稳定较快,燃烧室压力较大且提供给气动元件的气流流量较大也较稳定;直线式、凸面式阀门在阀芯拐点处出现峰值且温度高于凹面式阀门温度峰值.     

调压阀内流场数值模拟及动态特性分析

以研究调压阀内流场和动态特性为目的,建立了固体燃气发生器调压阀内流场三维模型,用动态网格技术对流场进行模拟并采用子程序计算阀芯的运动,以相关的冷气试验进行验证.分析了燃气阀内部收敛-扩张外型下的瞬态流动特性和波系变化情况,并分析了不同条件下阀芯运动的动态特性.阀芯的周期性振动导致流场以相同频率变化,较高入口压力和较小弹性系数使阀门能够较快稳定,但导致流量、阀芯位移等物理量峰值增大.     

钻井液提升阀流量系数的测定

以钻井液作为介质,对锥阀、球阀、板阀3种阀芯4种不同结构的阀座形式在不同开度下的流量、压力进行测量和计算,得出了各种条件下钻井液提升阀阀口流量系数及其规律,并与水压阀阀口流量系数进行对比分析.结果表明:阀座倒角角度和倒角长度对锥阀及球阀阀口流量系数有较大影响,对板阀影响较小;背压存在与否对板阀流量系数变化规律影响较大;与水压阀相比,钻井液提升阀阀口流赶系数略高.     

环喷式流量调节阀的流动特性

为了研究环喷式流量调节阀的流动特性,以DN900环喷式流量调节阀为例,首先运用局部能量损失分析方法,将通流部位分为三部分,通过理论计算得到不同开度下环喷式流量调节阀的流阻系数以及在50 m净水头下的流量系数和水头损失等;然后运用数值方法对环喷式流量调节阀通流过程进行数值模拟,得到了不同开度下的流阻系数以及在相同净水头下的流量系数和水头损失等,并对调节阀的内部流动特性进行分析。将两种方法计算得到的结果进行对比分析,结果表明,基于局部损失推导和数值计算得到的流阻系数具有相同的分布规律,即随着开度的减小流阻系数快速增长,且大开度时两种方法的计算结果吻合较好;同时流体流经阀门时会有旋涡出现,为改善阀门汽蚀情况可以在阀门中加入补气管。     

U型电磁换向球阀稳定条件的确定

根据U型换向球阀阀腔内液流的流动情况,对其阀腔进行了合理的简化,提出了计算U型换向球阀阀芯轴向瞬态液动力的简化模型,在此基础上推倒出了U型球阀稳定性方程式.利用Routh-Hurwitz稳定性判据,推导出U型换向球阀稳定性条件的关系式,并对其进行了讨论.得出在忽略粘性阻力,弹簧刚度一定的情况下,提高球阀的流量增益,减小压力系数,可增强球阀稳定性的结论,对球阀设计有指导意义.     

U型电磁换向球阀稳定条件的确定

根据U型换向球阀阀腔内液流的流动情况,对其阀腔进行了合理的简化,提出了计算U型换向球阀阀芯轴向瞬态液动和的简化模型,在此基础 上推倒出U型球阀稳定性方程式。利用Routh-Horwitz稳定性判据,推导出U型换向球阀稳定性条件关系式,并对其进行了讨论。得出在忽略粘性阻力, 弹簧刚度一定的情况下,提高球阀的流量增益,减压力系数,可增强球阀稳定性的结论,对球阀设计有指导意义。     

基于UDF方法的阀门变速关闭过程中的水击压强计算研究

采用Fluent中的滑移网格技术模拟了球阀的转动过程,对管道中阀门突然关闭引起的水击压强进行了数值计算。计算采用标准k-ε模型并考虑了水的压缩性。通过UDF定义球阀的转动速度,分析了关阀时间和关阀方式对水击压强的影响。结果表明阀门匀速关闭时增大关阀时间对减小水击压强的作用效果在0．3 s之前较为明显;阀门关闭时间一定时,减速关阀方式能有效降低最大水击压强。     

单锥水力旋流器的迁移率模型

根据Bloor和Ingham建立的内流场模型 ,对流体质点的运动轨迹进行了分析 ,从而建立了实用的迁移率与分离效率模型。该模型中不需要用实验数据拟合待定系数 ,在流量、分流比及物性参数发生变化时 ,计算结果均能与Thew的实验数据很好地吻合。由于该模型中并没有对旋流器的结构参数进行任何简化 ,所以可用于预测旋流器结构参数对迁移率的影响     

阀门系统的过流特性及其对瞬变过程的影响

阀门的过流特性以及水击压力控制是输水管道优化运行的关键技术之一。为了确定复杂阀门系统的流量系数并控制阀门在关闭过程中产生的水击压力,运用有压管流的基本原理推导出阀门系统的综合流量系数计算公式,并以流量系数的变化过程来评估管路中产生的最大水击压力。结果表明,压力管路中产生的最大水击压力与流量系数的变化规律直接相关,对于同样的管路控制工况,流量系数的变化过程越平缓,所产生的水击压力越小。     

基于比例换向阀的智能流量控制方法

由于带有内置式压力和温度传感器的智能化比例换向阀具有较复杂的阀口形状和流道，对阀口流量系数存在较大影响，传统对阀口流量系数通常套用经验公式方法难以直接应用，因此本文采用压力传感器和阀芯位移传感器，通过流量与位移、压差三维数据表查找插值计算获得阀口流量，进行流量反馈控制.该方法可以实现采用比例换向阀的流量动态控制功能，从而提高比例换向阀的通用性.      

弹簧劲度系数对单向阀开启过程的影响仿真研究

利用FLUENT软件UDF及动网格技术,研究了弹簧劲度系数对单向阀开启过程影响,结果表明:开启过程中第一次往复振荡幅度相对较大,第二次往复振荡后阀芯位置几乎稳定;弹簧劲度系数与阀芯达到的最大位移、平衡位置位移呈线性递减关系;阀芯达到最大位移处及平衡位置处所用时间随着弹簧劲度系数的增大逐渐减小;稳定时入口和出口之间压差随着弹簧劲度系数的增加线性递增.     

伺服阀滑阀阀口系数影响因素分析

分析电液伺服系统中液压缸活塞位移、液压刚度、阀口开度、外负载刚度及阀芯与阀套间径向间隙对伺服阀阀口系数的影响。采用工作点线性化的处理方法,通过引入液压缸负载力方程,给出零开口电液伺服阀滑阀流量-压力系数和流量增益的计算公式,并对其影响因素进行分析。结果表明,在液压缸全行程中,流量-压力系数会随着液压缸活塞位移、外负载刚度及阀口开度的增加而增大,其中流量-压力系数随液压缸活塞位移的增大呈抛物线增长,其最大值约为最小值的2倍;流量增益随着液压缸活塞位移、外负载刚度的增大而减小,其中流量增益随液压缸活塞位移的增大而近似呈线性规律减小,其最小值约为最大值的1/2;阀芯与阀套间径向间隙对阀口系数随液压缸活塞位移变化率的影响不大;阀口系数在液压刚度取最小值附近时存在突变;同一液压刚度值可对应2个不同的液压缸活塞位移,分别对应的阀口系数值相差非常大。     

固定锥形阀特性参数及流动特征的仿真分析

固定锥形阀应具备良好的水力特性以满足管线系统中不同工况的调流和消能要求,以DN1200锥形阀为研究对象,利用计算流体力学(computional fluid dynamics,CFD)方法分析不同开度下的稳态工况及开、关阀过程的瞬态工况,通过对比流量系数、流阻系数、排放系数、汽蚀系数、消能率等阀门特性参数及套筒闸的动静态不平衡力和阀内流场分布等,全面分析了固定锥形的水力特性。结果表明,流量系数和排放系数具有较好的线性特性,其过流能力随开度增大而线性增加。流阻系数和消能率曲线的变化趋势相同,小开度时对水流的流动阻碍和能量损耗作用明显,开度增大后流阻系数和消能率迅速减小。汽蚀系数表征实际工况中的汽蚀可能程度,在设计流量工况下,各开度对应的汽蚀系数呈抛物线变化趋势。另外,由于流动和启闭同在轴向,故套筒闸主要受到轴向的不平衡力;稳态不平衡力与水流方向相同,而开关阀过程的瞬态不平衡力均与水流方向相反,且关阀力略大于开阀力。最后,分别以各开度下的压力、流速、湍动能和湍流耗散率等流场分布对固定锥形阀的流动规律进行说明。     

与输出变量相关的非线性三阶系统运动行为

对三通阀控制液压缸的研究,主要采用传递函数来建立其数学模型。这种方法将稳定性局限于工作点附近,且不适合用于讨论全工作范围内的系统稳定性,以及系统结构参数变化对系统带来的影响。为了突出液压缸容腔中油液体积变化对系统非线性的影响,这里采用将阀口流量方程表达成增量形式,利用流量连续性方程和液压缸负载动力学方程,建立了适合于全工作范围的阀控缸系统数学模型;并以此建立了与输出变量相关的三阶非线性微分方程。借助状态空间表达式的方法,对方程进行研究,讨论了方程的李亚谱若夫意义稳定性;并侧重讨论了系统输出量运动行为中的极限环和初值敏感行为。结果表明:液压缸容积随位移这一输出量变化是导致阀控缸系统非线性重要因素;并在各阶微分系数中均有体现;在平衡点附近,微小的初始值变动会使系统运动行为产生较大变化;方程系数取值在某些特定的范围时,系统运动行为呈现出极限环;最后,确定出方程稳定的系数取值区域。     

电子膨胀阀制冷剂流量系数的试验研究

通过搭建的液环法节流机构流量特性试验台,进行了不同制冷剂质量流量测试.采用R22制冷剂,试验研究了电子膨胀阀开度、节流前后压差、入口制冷剂密度、出口制冷剂比体积以及阀头半锥角、流通面积和径向间隙对电子膨胀阀制冷剂流量系数的影响规律,获得了较大工况范围内流量系数的量化关系.结果表明,相对偏差在±6.5%以内,提出的关联式可以广泛应用于制冷空调领域的阀头线型设计中,以提高设计效率和经济效益.     

孔板厚度对核电站给水流量测量精度影响的数值模拟

核电站给水流量测量精确度至关重要,为了研究核电站给水孔板厚度相关加工标准的合理性,针对孔板厚度参数变化对某核电站给水测量孔板流量计流出系数的影响问题,应用计算流体力学软件,对不同结构参数的孔板流量计进行数值模拟.得到孔板流量计的差压、流出系数以及不同模型的流场分布.结果表明:在孔板厚度(E)不发生变化,节流孔厚度(e)从6 mm变化到5 mm,孔板流量计数值模拟流出系数不断减小,变化值分别为1.840％、2.125％,实际测量流量值将偏大相同百分比的数值;当保持孔板节流孔厚度(e)不变时,改变孔板厚度(E)从11 mm变化为11.15 mm,孔板流量计流出系数变小,变化值为1.56％,同样实际测量流量将偏大1.56％.     

住宅小区给水设计秒流量计算公式

本文分析了住宅小区给水流量计算的影响因素,提出了用给水户平均当量数来计算住宅小区给水管道设计秒流量值,并给出了与住宅类别和用水量标准相关的系数A,C值表和以户数为变量的住宅小区给水设计秒流量计算公式。     

电站调节阀阀体结构参数对流阻特性的影响

为了系统研究阀体结构参数对调节阀流阻特性的影响,采用数值模拟的方法,建立了电站调节阀阀体模型,结合正交试验设计,研究了调节阀阀体不同结构参数对流阻特性的影响。研究表明,调节阀阀体的结构参数对流阻系数的影响程度依次为上腔半径>下腔高度>上腔高度>阀体半长>下腔半径>中腔半径,同时再对阀体的入口角度进行优化分析,得到入口角度越小,流阻系数越小。通过正交实验优化和入口角度优化后得到的最优结构,其流阻系数与原结构相比降低了19.45%,且流量特性曲线也更加理想,此研究结果能够为套筒式调节阀的结构优化提供理论支持。