調節(jié)閥門是工控自動化調整系統(tǒng)軟件中的關鍵步驟。伴隨著計算機網(wǎng)絡的飛速發(fā)展，測算流體動力學(CFD)有限元分析的優(yōu)勢愈來愈顯著，大家應用 CFD 萬能軟件 FLUENT 對一種角式調節(jié)閥門開展了三維有限元分析，根據(jù)一系列開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部結構的速率壓力分布和渦旋遍布狀況，從而進一步剖析流入頂角式調節(jié)閥門總流量特點的危害。
1 角式調節(jié)閥門的構造及網(wǎng)格劃分
某一型號角聲式調節(jié)閥門的構造剖視。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，故稱之為角式調節(jié)閥門。它具備供應量大、自清潔性好等優(yōu)勢，合適閥前后左右壓力差并不大的高粘液體并規(guī)定斜角管路的場所。所采取的角式調節(jié)閥門公稱直徑管徑為 25mm，磅級 1.6MPa，理想化總流量特征為平行線特點，額定值流量系數(shù)為 15m2，閥心行程安排 16mm，可調式比 R=50。
工程項目中，角式調節(jié)閥門通常挑選流開型(即底進側出)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，該調節(jié)閥門全開時對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，進口的的負擔和效率都較為勻稱;當流水根據(jù)閥心與高壓閘閥間的節(jié)流閥處時，因為流動總面積忽然減少，工作壓力減少，速率擴大，而且挨近出入口一側的節(jié)流閥處的效率要顯然超過另一側，即緩解壓力增長速度實際效果顯著;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。
閘閥開啟度各自為 100% 和 30% 時流開型流入的對稱性面速率矢量素材見圖 6 和圖 7。從兩圖上可以看得出，在閥腔中背對著出入口的一側，都造成了顯著的漩禍，這會發(fā)生很大的動能耗損，擴大阻力系數(shù)。這表明流開型易在閥腔內造成渦旋，導致動能損害。運用 FLUENT 手機軟件對該閘閥開全流道實體模型做好了流閉型流入的有限元分析，獲得對稱性表面的速率矢量素材如下圖 8 所。從圖 8 可以看得出，閥腔內幾乎并沒有渦旋，表明流閉型流入可大大的防止渦旋的造成，降低耗能。
對不一樣開啟度的過流道實體模型開展流閉型流入的有限元分析，獲得各開啟度下的流量系數(shù)見《表 1》。從表格中可以看得出，同樣開啟度下，流閉型比流開型的流量系數(shù)明顯增強，全打開度時，流量系數(shù)提升了 15.3%。這也是因為流閉型閘閥過流道內并沒有渦旋造成，降低了動能耗損，提升了流量系數(shù)。從表格中還能夠看得出，伴隨著閘閥開啟度的減少，流量系數(shù)提升的比例也隨著減少，10% 開啟度時流量系數(shù)已不會再提升。這是由于，閘閥大開啟度時，流開型流入渦旋處液體的速率大，則機械能大，損害的動能多，而流閉型流入幾乎并沒有漩禍造成的熱量損害，因此流量系數(shù)提升顯著。伴隨著閘閥開啟度的慢慢減少，液體速率減少，流開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 種流入在不一樣開啟度下的流量系數(shù)
開度 / 2030405060708090100
流開型 / 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
提升百分數(shù) / %—2.408.307.709.3010.3014.5013.4014.4015.30
3 結果
(1)根據(jù)對閘閥流量系數(shù)的概念估算和有限元分析，證實用測算流體動力學軟件所獲得的仿真模擬結論與基礎理論測算基本一致。這將有利于閘閥的可靠性設計，減少設計周期時間，節(jié)約很多成本費。
(2)角式調節(jié)閥門通常選擇的流開型流入會在閥腔內造成渦旋，導致動能耗損。而流閉型流入可防止渦旋造成，降低耗能。
(3)角式調節(jié)閥門挑選流閉型可相對性提升流量系數(shù)，特別是在在閘閥大開啟度時，流量系數(shù)提升明顯。工程項目現(xiàn)實中，若閘閥常常處在比較大開啟度工作中時，挑選流閉型的組裝流入，能能夠更好地提升流量系數(shù)。