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冷却系统用三通调节阀内部湍流动能和耗散率分析
发布时间:2019-08-05

0 引言
    三通调节阀又称三通控制阀,可实现对工艺管路流体介质的调节控制,本文所研究的三通调节阀是某冷却系统中的重要组成部分,根据控制系统发出的指令改变三通调节阀的开度,从而实现三通阀出口流量的调整。

    数值模拟已成为对阀门内部湍流流动研究的一种重要方法,可得到传统试验方法尚不能完全获得的流动特征,如湍流动能、湍流耗散率等。很多学者对湍流动能和湍流耗散率做过研究。但目前均没有对三通调节阀内的分布情况做过探讨,也未研究阀芯结构改变对其的影响规律,不能清楚直观的反映出三通阀内部的湍流流动特性。基于此,对三通调节阀内部湍流动能和湍流耗散率的分布做深人研究,对其在后续结构的优化改进、工程实际中的应用和湍流的理论研究都具有一定的意义。

    本文运用ANSYS CFX软件,对三通调节阀进行三维仿真模拟计算,重点研究典型工况下,阀芯节流锥面的存在对三通调节阀内部湍流动能和湍流耗散率的影响规律,为同类阀的内部流动规律研究和结构优化设计提供一定的参考。

1  三通调节阀结构及原理
    本文研究的三通调节阀为三通合流阀,如图1所示,主要由阀体、阀芯、阀座、阀杆、支架等部件构成,工作时通过控制机构驱动阀杆上下运动,在行程内实现阀芯密封面与阀座密封面上下密封,通过调节阀芯的位置,控制进口1和进口2流量的大小,以实现出口处介质的温度及流量等参数满足系统设定的要求。

三通调节阀结构

图1三通调节阀结构

2  结论

     (1)湍流动能和湍流耗散率随开度变化的分布有十分相似的规律,即湍流动能大的区域湍流耗散率也大,反之亦然。

      (2)三通调节阀大开度范围内,随开度增大,上阀座部位处湍流动能和湍流耗散率急剧增大;小开度范围内;随开度减小,下阀座部位处湍流动能和湍流耗散率急剧增大。

      (3)节流锥面的存在可大幅度降低上阀座在大开度范围、下阀座在小开度范围内的湍流动能和湍流耗散率,二者降幅达30%以上。从效率方面考虑,显著减少了三通调节阀内部湍流动能的损失和湍流耗散率的扩散,更加有利于流动的稳定性和节能性。 


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