基于CFD的三偏心蝶阀的流场特性研究及优化

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1、第12期机械设计与制造2015年l2月MachineryDesign&Manufacture185基于CFD的三偏心蝶阀的流场特性研究及优化韩志杰，刘恩福，刘振宇，刘阳阳(河北科技大学机械工程学院，河北石家庄050018)摘要：由于三偏心蝶阀结构的特殊性，对其内部流场的流动性能进行了深入研究。建立了三偏心蝶阀的几何模型，对其内部流场进行模拟，获得了阀门的流量系数、流阻系数，并分析了阀门的轴向偏心、径向偏心和角度偏心与流量系数、流阻系数之间的变化规律，得知：角度偏心的数值大小与流通能力近似成反比；径向偏心值与阀门流通能力近似成正比，且影响大于角度偏心

2、；而轴向偏心值对于阀门的流通能力几乎没有影响。采用正交试验法对三个偏心进行优化，降低流阻系数，提高流量系数，改善阀门流通性能。关键词：三偏心蝶阀；CFD；流量系数；流阻系数；正交优化中图分类号：TH16；TH123文献标识码：A文章编号：1001—3997(2015)12—0185—05ResearchandOptimizationofFlowCharacteristicsofTri——EccentricButterflyValveBasedonCFDHANZhi-jie，LIUEn-fu，LIUZhen-yu，LIUYang—yang(Schoo

3、lofMechanicalEngineering，HebeiUniversityofScienceandTechnology，HebeiShijiazhuang050018，China)Abstract：Duetothespecialstructureoftri-eccentricbutterflyvalve，theflowpe咖rmnnceofitsinteriorflowfieldwerestudied~Basedonthegeometricmodeloftri-eccentricbutterflyvalve，thevalve’sflowcoe

4、fficientandflowresistancecoefficientwereobtainedbysimulatingtheinteriorflowfield．Betweentheflowcapacityandthevalve’sthreeoffsetsincludingaxial，radialandangte，thelawsofviariatior~"theangleoffsetWastheinverseoftheflowcapacityofthevalveapproximately；theradialofsetWasthedirectrati

5、oofflowcapacityofthevalve，andtheimpactwasgreaterthantheangleofset；theaxialoffsethadlittleeffectontheflowcapacityofthevalve．Thevalve’sthreeofset~wereoptimizedbyorthogonaltest，andtheresultshowe&flowresistancecoefficientWasreduced，flowcoeficientwasincreased．Theflowpe~rmanceofthev

6、alvewasimprove~KeyWords：Tri-EccentricButterflyValve；CFD；FlowCoeficient；FlowResistanceCoeficient；OrthogonalOpfimi-zafion1引言方法对蝶阀的三维流场进行数值模拟和流噪声研究，揭示了阀门产生流噪声的主要原因。文献Ⅱ用数值模拟技术和实验方法对三偏心蝶阀独特的偏心结构，使得蝶阀密封方式由线密封蝶阀内部流体的流通状况进行分析，获得了流体速度及应力分布转变为扭矩密封，利用阀座密封面压实现零泄漏，从根本上改善情况。以上研究充分显示了CFD方法用于

7、阀门设计的可行性，但了阀门的密封性能，在工业生产各领域广泛应用。现阶段，国内可并未对阀门具体流量特性做针对性研究。此后，文献呶寸压力阀内测量蝶阀对流场各方面影响系数的设备极少，且多采用传统的手部流场及启闭特性进行了深入研究，分析了阀门开度与气流的关动测量和仪表测量的方式，分析精度较低，无法满足实际需求。近年来伴随现代化数值模拟技术的不断发展，通过计算机进行数值系。文献【6l通过分析中心对称蝶阀的流场分布情况，获得流量参数模拟的方式弥补了试验测量方法的不足，不仅操作简便，还可以与阀门开度的关系。提出阀门流量参数计算方法，但该方法对于直观掌握阀门内部流

8、场的详细情况，包括分离流场区域和速度、三偏心蝶阀是否可行，尚未得到验证。文献嗵过对比分析，给出压力分布情况等，成为蝶阀流场