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偏心半球阀流场分析和阀门损失系数

为了更好的研究偏心半球阀的流场特性,计算了阀门开启角度从10°~90°,即从微开到全开,且每隔5°计算一次。共计17 个工况。
1、流场分析:
在用Fluent 对阀门流域进行计算之后,为了便于更好的对比不同开度下的速度分布,统一设置速度云图的最小值与最大值的范围为0 ~6m /s。这样可以更直观的从颜色分布就可以看出最大速度出现的位置以及同一位置不同开度下的速度变化(图3,图4) 。
当偏心半球阀开启角度为10°( 微小开启) 时,在阀芯开口边缘处速度较大,但因为开度较小,速度大的区域较小,对阀体的冲击也较小。但是此时可以看到在阀芯背面区域,有较小强度的漩涡形成。
当偏心半球阀开启角度为25°时,在阀芯开口边缘处的速度依然较大,并且此时,速度大的区域增大,对阀芯和阀体的冲击作用也较强。已能明显的看出在阀芯背面形成了漩涡区域,流动极其复杂,对阀芯的影响也较大。
当偏心半球阀开启角度为45°或大于45°时,从速度云图中可以看出,流经阀芯的流体速度分布较为均匀,并且速度不是很大,也没有漩涡。
2、阀门损失系数:
流体流过阀门时,流体的阻力损失以阀门前后的流体压降Δp 表示。根据水头损失和局部损失系数可以推出局部损失系数与压降的关系式。
取interface1 和interface2 计算阀门的压力差,进而计算出阀门的局部损失系数。通过Fluent 中的面加权计算流域中重要截面的速度随开度的变化曲线(图5) 。
从图5 中可以看出,阀门进出口的速度在开度较小时,速度值较大,对阀芯和阀体腔的冲刷作用较强,易磨损阀芯和阀体腔。