套筒閥的流動特性和流固耦合特性研究

套筒閥作為工業(yè)管路控制系統(tǒng)中重要的組成部件,其調(diào)節(jié)性能的好壞直接影響整個管路系統(tǒng)的控制效果。在實際工作中,套筒閥流動特性和閥芯-閥桿系統(tǒng)的動態(tài)特性將對閥的性能產(chǎn)生重要影響。因此,結(jié)合流體動力學(xué)理論,分析流體介質(zhì)在套筒閥內(nèi)的流動規(guī)律,對認(rèn)識套筒閥流場特性和閥芯-閥桿動態(tài)特性具有重要的理論意義和工程實用價值。

本文以M221EY-100P16型套筒閥作為研究對象,對其內(nèi)流場及閥芯-閥桿系統(tǒng)進(jìn)行以下研究:

(1)建立了套筒閥在流開和流閉狀態(tài)下的計算流體動力學(xué)模型,對不同開度下的套筒閥流場開展三維數(shù)值模擬工作。分析了不同流向?qū)α髁刻匦院土鲃犹匦缘挠绊?以及不同開度下閥內(nèi)壓力、速度和流線分布規(guī)律,解釋了流體漩渦形成的原因、位置及其對流場壓力和壓力損失產(chǎn)生的影響。

(2)建立了套筒閥的流場-閥芯-閥桿系統(tǒng)的流固耦合模型,對閥芯-閥桿系統(tǒng)進(jìn)行動力學(xué)特性分析。得到了閥芯在不同開度下所受液動力的變化規(guī)律,以及流體流動的耦合作用對閥芯-閥桿系統(tǒng)固有特性的影響,并對其動力響應(yīng)情況進(jìn)行探討,分析閥芯-閥桿系統(tǒng)在不同頻率的載荷作用下的響應(yīng)結(jié)果。

(3)基于VBA平臺開發(fā)一款軟件,用于完成控制閥選型過程中的選型計算工作,有效地幫助閥門廠商縮短選型周期,提高生產(chǎn)效率。