基于ANSYS的闸阀阻力系数研究

2013-07-06 邹鑫 常州大学机械工程学院

  应用有限体积法,借助专用于分析二、三维流体流动场的先进工具———ANSYS软件的FLOT-RANCFD工具,分析计算了闸阀的内部流场特性。依据流场的压力分布计算了不同开度、进口速度和内径下闸阀的阻力系数。指出阀门的阻力系数不仅与开度、进口速度有关,还与管径相关;不同管径的阀门,在同一开度、进口速度下的阻力系数不同。

  无论是在流体机械还是在流体传动与控制系统中,都会用到各式各样的阀门,这些阀门装置的主要功能是对流体的流量、压力和流动方向进行调节和控制,以满足工作系统的要求。该过程中要求阀门控制可靠、阻力小、损失少。21世纪以前,对各类阀门尤其是阀门流道流动特性的研究尚未引起重视,在设计中基本上还是依据常规设计方法和经验,只考虑结构型态而不考虑流阻损失,从而引起较大的能耗。近年来,随着计算流体动力学(CFD)和计算机技术的飞速发展,数值模拟手段广泛应用于流体内部复杂流动的研究上。笔者对闸阀的阻力特性进行了研究,通过ANSYS软件的FLOTRANCFD工具模拟了闸阀内部的流场。

1、模型与数值方法

  也核心的研究的是闸阀内层流场,减化闸阀伴演,让闸阀管道为弧形管道,闸板为pad闸板。但是只需开发配有闸板的闸阀管道绘图工具,闸阀的CFD绘图工具与奖品呈1∶1,以闸阀左下面点为交点,开发锐角大地平面坐标,其图形绘图工具提示1提示(以闸板调阀50%为例子)。
图1 形成平行线式单闸板闸阀结合模式化   选取阀体的进外贸进进出口时间和进外贸进进出口压强用作进外贸进进出口的的边缘的必要条件,在可以说选取系下给定一饱满来流,角度径直于进外贸进进出口面,时间粗细对应为1、2、3、4、5m/s,承载力和水尺寸由计数公式求算出,进外贸进进出口的外表面压强为2kPa;外贸进进出口的边缘选取自在出流,主要是因为全部的流场只是另一个外贸进进出口,其外贸进进出口的外表面压强设为0;主要是因为在固壁处质点达到无滑移的边缘的必要条件,设附面层时间为0。   小编跟据闸阀的特征,采取k-ε二方程式湍流型号,选择使用ANSYS系统的粘性流体动力冲力学结构具体数据进行分享类型、实施具体数据进行分享,借着专用箱于具体数据进行分享二、3d粘性流体动力流量场的品质可靠产品———ANSYS系统的FLOTRANCFD产品具体数据进行分享计算方式了闸阀的内壁流场性能指标。

2、计算结果及闸阀阻力系数的计算

  当油温为20℃时,其密度估算为998.2kg/m3,黏度为100.5μPa·s。当闸阀內径为DN50mm,油管水压分开为10%、20%、25%、35%、45%、50%、60%、75%、100%,进品效率分开为1、2、3、4、5m/s时,养成估算出闸阀内部结构的分支水压场匀称(图2)。
图2 闸阀内控的顶点学习压力场区域   依据气流运动学方法论可以知道,阀体的压力降特质判定为:

  式中 Δp———阀门前后的压差,Pa;ξ ———阀门的阻力系数;u———横截面处的平均流速,m/s;ρ———流体的密度,kg/m3

  从图2中都可以清晰地读出低些静水压值,算出低些静水压值与进出口压强差,而能算出闸阀的水头损失常数。   当进囗的表皮压强为2kPa,进囗的时间相应时,作闸阀进而导致内压公式随开启度的转化线性(图3)。从图3能否断定,当进囗的时间相应时,跟跟随着闸阀开启度的不停的增强,其进而导致内压公式可以减轻。当闸阀开启度相应时,跟跟随着进囗的时间的不停的增强,其进而导致内压公式可以减轻。
图3 进囗的速度慢务必时闸阀水头损失公式随开启度的不同   对各种管道直径(DN25、DN100、DN200)的闸阀分別实现了虚拟,并与DN50的闸阀虚拟可是实现了评测阐述。当德国时间为3m/s,德国外层压强为2kPa,闸阀公称直径必定时,作闸阀摩擦力标准值随开启度的影响弧线(图4)。从图4也可以知道,当闸阀公称直径必定时,渐渐闸阀开启度的提升,闸阀摩擦力标准值增多。当闸阀开启度必定时,渐渐闸阀公称直径的曾大,闸阀摩擦力标准值也是曾大。
图4 內径某种时闸阀风阻常数随油管压力的变幻弧度

3、结束语

  应运有限制元表面积法和ANSYS图片app软件对闸阀的里面流场的特点展开了阐述,由阐述确知,闸阀的压力比率不单与开启度、进口货清关运行转速有关于的,还与闸阀管子尺寸有关于的;的有所差异管子尺寸的闸阀,在统一开启度、进口货清关运行转速下的压力比率的有所差异。另外,运用ANSYS图片app软件展开阀体内流场的阐述方式方法总体是真的吗。