内凹型阀碟调节阀流场三维数值模拟研究

应用商业软件FLUENT6.2对600MW超临界汽轮机组的调节阀流场进行了全三维流动分析.利用UG实体建模软件对调节阀进行三维成型,通过Gambit网格划分软件对区域进行非结构化网格划分.在三维数值计算中,模拟分析了调节阀在100%、50%和30%三个工况开度下的流场特性.计算结果表明,由阀碟与阀座组成的环型通道是决定调节阀的主控通流能力、流场特性和稳定性三项气动性能的关键部位.文中所研究的调节阀的阀碟采用了内凹型设计,汽流自喉部喷射后,迅速脱离阀碟,并在阀座的曲线收敛段形成附着流,避免了流经阀碟表面的周向流体的过早掺混带来的能量损失.阀碟独特的结构设计使得调节阀在各种工况开度下有着较稳定的流动状态.     

某新型蒸汽脉冲式声频清灰装置的流场分析

为深入研究某新型蒸汽脉冲式声频清灰装置内的流动情况,建立了清灰器三维流道几何模型,并按照几何模型的复杂程度采用分区域法划分网格。通过Fluent软件对清灰装置内流道进行数值模拟计算,分析不同开度下装置内流体流动特性以及开度与速度对流道压损的影响作用。研究结果表明:流道内压降主要用来克服狭缝区因节流造成的压损,随着开度由20%增大至100%,狭缝区压力分布变化最剧烈的部位由上、下狭缝交接处逐渐上移至环形腔体与上狭缝交汇处;环形腔流道内流体由两侧对称流动,并且由两个狭长的旋涡逐渐变成绝大多数流体逆时针流动、少部分顺时针流动,旋涡数量变为一个且规模变小;流体总压降随狭缝开度增大而减小,且减小幅度随开度的增加逐渐降低,同一开度下,入口流动速度对流场总压降影响较小。结合中、大开度下清灰装置压降较小、流动稳定性较好这一情况,建议装置多在中、大开度下运行,以改善其稳定性并减少能量损耗。     

滑阀矩形节流槽阀口的流量系数

基于阀口流量压差特性试验和矩形阀口面积计算,对滑阀上矩形节流槽阀口的流量系数进行研究,获得滑阀矩形节流槽阀口流量系数及其变化规律.研究发现:滑阀矩形节流槽阀口流量系数与阀口开度、液流方向、截面深宽比和截面水力直径关系密切,阀口开度较小时流量系数接近于1,随着阀口开度的增大而逐渐减小,在阀口中间区段接近于常数,在接近全开度时流量系数又快速增大;流入节流槽方向的流量系数比流出方向大0.05~0.10;流量系数随矩形节流槽截面深宽比增大而增大,并随截面水力直径增大而有所增大.     

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。     

高炉煤气流速对蝶阀区域粉尘沉降特性影响

高炉煤气含有大量粉尘,易沉积于管道三偏心蝶阀阀座密封面底部而造成阀板卡塞或损坏,影响高炉生产并造成严重经济损失。为获取管道内部高炉煤气流速对蝶阀区域粉尘沉降规律的影响机理,使用Pro/E建立了蝶阀及其区域流场的三维模型,基于ANSYS Workbench软件的FLUENT模块,采用标准k-ε湍流模型和DPM模型,对3种高炉煤气流速条件下的蝶阀区域粉尘运动轨迹进行了模拟分析。结果表明:流速为8m/s工况下,粉尘沉积质量随阀板开度增大而呈现先降后升的趋势,而12m/s和16m/s工况下,粉尘沉积质量随阀板开度增大而降低;阀板开度15°工况下,粉尘沉积率随高炉煤气流速增大而升高,而45°和75°工况下,粉尘沉积率随高炉煤气流速增大而降低。研究结果可为高炉煤气管道蝶阀区域粉尘自动清除装置的研制提供理论参考。     

低矮房屋屋面易损区局部体型系数试验研究

基于缩尺比为1∶20的双坡低矮房屋风洞试验模型,在A、B、C三类不同地貌条件下,以风向角、坡角及湍流度为变量研究低矮房屋屋面易损区局部体型系数分布特征及变化规律试验研究.试验结果表明:风向对低矮房屋屋面局部体型系数影响较大并呈现一定规律性,斜风向作用下为各不同坡角房屋最不利风向角;坡角对低矮房屋屋面不同区域局部体型系数影响不一,最不利体型系数集中在平屋面迎风屋檐及角部区域和坡屋面屋脊;坡角大于30°时,最不利体型系数随湍流度增大而增大;迎风面易损区体型系数随屋面坡角增大而增大,并提出屋面坡角与局部体型系数相应的拟合公式.     

注汽管柱管鞋下入深度对注汽动态的影响

针对蒸汽吞吐注汽管鞋放置在完井段顶部(模式A)和底部(模式B)两种模式,通过分析完井段水蒸气的变质量流特征建立了能量守恒方程,考虑随注入时间延长油层加热范围扩大对径向导热造成的影响,对时间函数进行了修正.以胜利油区单家寺油藏参数为基础,研究完井段蒸汽参数的变化特征.结果表明,管鞋模式A条件下,蒸汽流经完井段截面积突然增大以及变质量流动,会使汽液分离作用增大,重力效应增强,完井段的蒸汽参数变化比井筒的大;管鞋模式A完井段压力和蒸汽干度变化幅度比管鞋模式B的大,两种管鞋模式蒸汽干度变化方向相反,实际生产过程中,可以根据吞吐周期轮回改变管鞋下入深度,以改变完井段吸汽剖面;随完井段长度增加,射孔段顶底的蒸汽压差和干度差增大,注汽速度的选择应充分考虑注汽设备工作条件、油层破裂压力和油层的吸汽能力.     

带封隔器的注泡沫管柱受力分析及强度校核

采用聚合物强化泡沫驱油时,井口压力的大小会影响管内流体压力分布,进而影响管柱受力情况。分析不同井口压力下管柱三轴受力情况,对管柱进行强度校核,可以避免压力过大而破坏管柱和引发事故。当前还没有一套比较完整的带封隔器注泡沫管柱受力分析和强度校核的数学模型。在质量、能量和动量守恒定律的基础上,考虑泡沫流体压力、温度和密度的相互关系和封隔器上下不同受力规律,建立了管柱受力模型,对管柱进行了三轴应力强度校核。实例井检验结果表明:随井深增加,管柱所受泡沫流体的内压力增大;且井深越大,趋势越明显;随井口压力的增大,管柱内压力、封隔器以下外挤力相应增大,管柱三轴抗外挤强度减小,其他受力和强度值变化较小。此模型还可以对不同泡沫质量、泡沫种类及钢级等情况下的管柱进行受力分析和校核,为油田管柱的优选提供理论指导。     

转盘式能量回收装置中滑阀的间隙液膜力学特性及结构优化

转盘式能量回收装置(RERD)采用转盘旋转与滑阀协调响应的工作模式实现反渗透海水淡化中浓盐水压力能的连续回收.其中滑阀控制流体流动的方向和流量,它主要的性能要求是切换过程的可靠性.但滑阀中阀杆在偏心和倾斜时与阀套形成的配合间隙不均匀变化会产生不平衡液压力,进而产生液压卡紧并影响滑阀切换的响应性能.针对这一问题,构建了阀杆与阀套的间隙液膜仿真模型,采用CFD方法模拟探究了间隙液膜的力学特性,并引入均压槽和通腔浅槽改善液压卡紧现象.结果表明:阀杆偏心时,间隙液膜形成的每个压力差区段的最大压力差位于高压液体侧,其形成的液压力使阀杆有自动对中的倾向;阀杆倾斜时,间隙液膜中压力差区段的最大压力差在各区段的中间位置,其液压力产生的倾覆力矩会加剧阀杆的倾斜.滑阀间隙液膜的液压力和倾覆力矩随高压流体压力、偏斜率的增大而增大.在阀杆上引入均压槽和通腔浅槽能减小间隙不均匀引起的压力差和液压力的范围,在操作压力6.0 MPa、配合间隙0.015 mm和倾斜率1/3的条件下,滑阀所受液压力和倾覆力矩分别较原结构降低73.4%和70.8%以上.上述结果对装置中滑阀结构优化和提高滑阀响应可靠性具有指导作用.     

阀板式电子膨胀阀研究

对锥阀结构的电子膨胀阀的流量特性进行了分析,在此基础上,提出了一种阀板式电子膨胀阀的结构设计,并对其进行分析.能够很好地改善流量特性,并具有低泄漏、高线性度的优点.这为流量精确控制提供了基础,对于提高空调系统性能至关重要,对空调系统的舒适性和节能性具有现实意义.     

阀式泵吸油阀优化设计

本文在建立吸油阀动态特性数学模型的基础上．以吸油阀的动态特性表达式为目标函数,合理确定约束条件．用“外点法”及ＢＡＩＳＣ 语言进行优化设计．以此优化设计某压力机阀式泵的吸油阀,经计算可使液压泵排油量提高６％以上．经稳定性分析．优化设计的吸油阀工作稳定．     

现代发动机可变配气系统及电磁气门驱动机构

车用发动机的转速变化范围较宽．传统配气机构不能满足各种转速的充量要求．采用新型可变凸轮机构和可变气门定时机构可使发动机的动力性、经济性和排放得到改善．但仍未达到理论上的理想状态．一种双弹簧、双线圈式电磁气门驱动系统可以有效地解决以上问题．该系统在设计时应考虑以下三方面的因素：气门实现软着陆；具有足够高的响应速度；较小的能耗．     

关于出油阀校正的若干问题的研究

本文对柴油机喷油过程中的出油阀校正问题进行了多方案的试验研究,探讨了出油阀校正的机理和出油阀校正对喷油过程的影响。指出了采用出油阀校正的限制因素是柴油机的低速烟度和机械加工工艺水平,采用合适的出油阀结构型式可放宽对机械加工精度的要求,使成批生产成为可能。     

先导式纯水溢流阀主阀阀口流场的数值模拟

纯水液压传动技术已经成为现代液压界关注的热点。液压传动系统中的溢流阀是液压系统中的关键部件,起保障整个系统安全稳定的作用。本文采用RNG k-ε湍流模型,应用CFD软件FLUENT对主阀阀口的气穴流场进行了三维数值模拟,得到了气穴流场中速度、压力等物理量的分布,并研究了阀芯锥角对气穴强度的影响。本文研究结果对纯水液压元件气穴控制的理论和应用研究具有一定的参考价值。     

管网系统中平衡阀对调节阀调节作用的影响

在处理管网系统水力失调问题时,通常加装平衡阀.为探讨加装的平衡阀对系统原有调节阀调节性能所产生的影响,以宝钢冷轧厂1550管网旧系统的改造为例,分析了管网系统水力不平衡的原因,提出以加装平衡阀作为解决水力平衡问题的方案.通过图论方法计算管网各环路的可调度,分析了管网改造前后各环路的可调性所受到的影响,讨论了阻力增加对调节阀门调节性能的影响.     

自力式流量平衡阀与自力式压差控制阀

分析了自力式流量平衡阀的工作原理、供热运行时存在的问题,比较了自力式流量平衡阀与自力式压差控制阀的特征,提出使用自力式压差控制阀和温控阀可以满足分户计量供热的变流量。     

比例阀应用

分析了加热炉步进装置液压比例控制系统比例阀的斜坡时间，计算了比例阀口压差以及用比例阀控制时液压缸有效作用面积和液压泵压力，对于计算值给出了相应的测试结果。     

基于流量特性的调节阀阀芯曲线智能拟合

 在金川公司选矿厂2006年大型浮选设备工业实验中,为保证矿浆液面自动控制系统液位的稳定性,提出了一种符合现场复杂情况,具有线性流量特性调节阀阀芯曲线的智能拟合方法。在基于过程补余量算法中,结合BP神经网络模型,用不同形状的调节阀阀芯曲线改变调节阀的原有流量特性,从对控制的稳定性、控制响应的时效性等因素考虑后,确定了这种阀芯的最佳拟合曲线,经现场实际使用验证,效果良好。     

出油阀及紧帽腔对柴油机喷油系统中汽泡的影响

通过改变喷油泵出油阀间隙、出油阀紧帽腔容积、以及出油阀减压凸缘厚度,借助特制的透明供油系统、ＣＣＤ摄录机、高速Ａ／Ｄ采集卡、图像采集卡和微型计算机等测试及处理设备,对喷油系统中汽泡现象进行了试验研究,揭示出以上几项与供油系统中残余压力的关系及对出油阀紧帽腔中汽泡和汽泡分布区域的影响规律。