調(diào)節(jié)閥門(mén)是工控自動(dòng)化調(diào)整系統(tǒng)軟件中的關(guān)鍵步驟。伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，測(cè)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)有限元分析的優(yōu)勢(shì)愈來(lái)愈顯著，大家應(yīng)用 CFD 萬(wàn)能軟件 FLUENT 對(duì)一種角式調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)展了三維有限元分析，根據(jù)一系列開(kāi)啟度下的總流量仿真模擬獲得了該閥的總流量性能曲線圖，并形象化地展現(xiàn)出不一樣流入情況下閘閥流道內(nèi)部結(jié)構(gòu)的速率壓力分布和渦旋遍布狀況，從而進(jìn)一步剖析流入頂角式調(diào)節(jié)閥門(mén)總流量特點(diǎn)的危害。
1 角式調(diào)節(jié)閥門(mén)的構(gòu)造及網(wǎng)格劃分
某一型號(hào)角聲式調(diào)節(jié)閥門(mén)的構(gòu)造剖視。它由閥座、上單流閥、閥心、高壓閘閥和油路板等零部件組成。油路板安全通道成斜角，故稱之為角式調(diào)節(jié)閥門(mén)。它具備供應(yīng)量大、自清潔性好等優(yōu)勢(shì)，合適閥前后左右壓力差并不大的高粘液體并規(guī)定斜角管路的場(chǎng)所。所采取的角式調(diào)節(jié)閥門(mén)公稱直徑管徑為 25mm，磅級(jí) 1.6MPa，理想化總流量特征為平行線特點(diǎn)，額定值流量系數(shù)為 15m2，閥心行程安排 16mm，可調(diào)式比 R=50。
工程項(xiàng)目中，角式調(diào)節(jié)閥門(mén)通常挑選流開(kāi)型(即底進(jìn)側(cè)出)流入。在入口工作壓力為 1.6MPa，出入口工作壓力為 1.5MPa 的前提下，該調(diào)節(jié)閥門(mén)全開(kāi)時(shí)對(duì)稱性表面的工作壓力等值線和速率等值線如下圖 4、圖 5 所顯示。從下圖可以看得出，進(jìn)口的的負(fù)擔(dān)和效率都較為勻稱;當(dāng)流水根據(jù)閥心與高壓閘閥間的節(jié)流閥處時(shí)，因?yàn)榱鲃?dòng)總面積忽然減少，工作壓力減少，速率擴(kuò)大，而且挨近出入口一側(cè)的節(jié)流閥處的效率要顯然超過(guò)另一側(cè)，即緩解壓力增長(zhǎng)速度實(shí)際效果顯著;流水根據(jù)節(jié)流閥處后流入出入口，工作壓力和速率又趨于勻稱。
閘閥開(kāi)啟度各自為 100% 和 30% 時(shí)流開(kāi)型流入的對(duì)稱性面速率矢量素材見(jiàn)圖 6 和圖 7。從兩圖上可以看得出，在閥腔中背對(duì)著出入口的一側(cè)，都造成了顯著的漩禍，這會(huì)發(fā)生很大的動(dòng)能耗損，擴(kuò)大阻力系數(shù)。這表明流開(kāi)型易在閥腔內(nèi)造成渦旋，導(dǎo)致動(dòng)能損害。運(yùn)用 FLUENT 手機(jī)軟件對(duì)該閘閥開(kāi)全流道實(shí)體模型做好了流閉型流入的有限元分析，獲得對(duì)稱性表面的速率矢量素材如下圖 8 所。從圖 8 可以看得出，閥腔內(nèi)幾乎并沒(méi)有渦旋，表明流閉型流入可大大的防止渦旋的造成，降低耗能。
對(duì)不一樣開(kāi)啟度的過(guò)流道實(shí)體模型開(kāi)展流閉型流入的有限元分析，獲得各開(kāi)啟度下的流量系數(shù)見(jiàn)《表 1》。從表格中可以看得出，同樣開(kāi)啟度下，流閉型比流開(kāi)型的流量系數(shù)明顯增強(qiáng)，全打開(kāi)度時(shí)，流量系數(shù)提升了 15.3%。這也是因?yàn)榱鏖]型閘閥過(guò)流道內(nèi)并沒(méi)有渦旋造成，降低了動(dòng)能耗損，提升了流量系數(shù)。從表格中還能夠看得出，伴隨著閘閥開(kāi)啟度的減少，流量系數(shù)提升的比例也隨著減少，10% 開(kāi)啟度時(shí)流量系數(shù)已不會(huì)再提升。這是由于，閘閥大開(kāi)啟度時(shí)，流開(kāi)型流入渦旋處液體的速率大，則機(jī)械能大，損害的動(dòng)能多，而流閉型流入幾乎并沒(méi)有漩禍造成的熱量損害，因此流量系數(shù)提升顯著。伴隨著閘閥開(kāi)啟度的慢慢減少，液體速率減少，流開(kāi)型損害的力量也隨著減少，因此 2 種流入的流量系數(shù)慢慢趨向相同。
2 種流入在不一樣開(kāi)啟度下的流量系數(shù)
開(kāi)度 / 2030405060708090100
流開(kāi)型 / m21.734.576.989.3611.2012.2413.1413.9714.6915.30
流閉型 / m21.734.687.5610.0812.2413.5015.0515.8416.8117.64
提升百分?jǐn)?shù) / %—2.408.307.709.3010.3014.5013.4014.4015.30
3 結(jié)果
(1)根據(jù)對(duì)閘閥流量系數(shù)的概念估算和有限元分析，證實(shí)用測(cè)算流體動(dòng)力學(xué)軟件所獲得的仿真模擬結(jié)論與基礎(chǔ)理論測(cè)算基本一致。這將有利于閘閥的可靠性設(shè)計(jì)，減少設(shè)計(jì)周期時(shí)間，節(jié)約很多成本費(fèi)。
(2)角式調(diào)節(jié)閥門(mén)通常選擇的流開(kāi)型流入會(huì)在閥腔內(nèi)造成渦旋，導(dǎo)致動(dòng)能耗損。而流閉型流入可防止渦旋造成，降低耗能。
(3)角式調(diào)節(jié)閥門(mén)挑選流閉型可相對(duì)性提升流量系數(shù)，特別是在在閘閥大開(kāi)啟度時(shí)，流量系數(shù)提升明顯。工程項(xiàng)目現(xiàn)實(shí)中，若閘閥常常處在比較大開(kāi)啟度工作中時(shí)，挑選流閉型的組裝流入，能能夠更好地提升流量系數(shù)。