套筒阀的流动特性和流固耦合特性研究

套筒阀作为工业管路控制系统中重要的组成部件,其调节性能的好坏直接影响整个管路系统的控制效果。在实际工作中,套筒阀流动特性和阀芯-阀杆系统的动态特性将对阀的性能产生重要影响。因此,结合流体动力学理论,分析流体介质在套筒阀内的流动规律,对认识套筒阀流场特性和阀芯-阀杆动态特性具有重要的理论意义和工程实用价值。

本文以M221EY-100P16型套筒阀作为研究对象,对其内流场及阀芯-阀杆系统进行以下研究:

(1)建立了套筒阀在流开和流闭状态下的计算流体动力学模型,对不同开度下的套筒阀流场开展三维数值模拟工作。分析了不同流向对流量特性和流动特性的影响,以及不同开度下阀内压力、速度和流线分布规律,解释了流体漩涡形成的原因、位置及其对流场压力和压力损失产生的影响。

(2)建立了套筒阀的流场-阀芯-阀杆系统的流固耦合模型,对阀芯-阀杆系统进行动力学特性分析。得到了阀芯在不同开度下所受液动力的变化规律,以及流体流动的耦合作用对阀芯-阀杆系统固有特性的影响,并对其动力响应情况进行探讨,分析阀芯-阀杆系统在不同频率的载荷作用下的响应结果。

(3)基于VBA平台开发一款软件,用于完成控制阀选型过程中的选型计算工作,有效地帮助阀门厂商缩短选型周期,提高生产效率。