一种新型恒流量控制阀的研究

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1、·10·工业仪表与自动化装置2012年第1期一种新型恒流量控制阀的研究汤中彩，麻剑锋，沈新荣，刘凯凯(浙江大学流体工程研究所，杭州310027)摘要：创新设计了一种机械结构简单、通流能力强、精度高的机械自力式恒流量控制阀。采用RNGk一湍流模型和SIMPLE算法对不同阀芯位移进行数值模拟，根据模拟结果对模型进行优化。利用自行搭建的高精度数据采样实验平台对设计的恒流量控制阀进行实验研究，实验验证该恒流量控制阀能通过线性弹簧实现高精度恒流量控制功能。关键词：水力失调；节能；恒流量控制阀；数值模拟；实验研究中图分类号：

2、TH138．52文献标志码：A文章编号：1000—0682(2012)01—0010—03Theresearchofanewself-adjustmentflowcontrolvalveTANGZhongcai，MAJianfeng，SHENXinrong，LIUKaikai(InstituteofFluidEngineeringResearch，ZhqiangUniversity，Hangzhou310027，China)Abstract：Innovativelydesignsamechanicalself-a

3、djustmentflowcontrolvalvemodelwithsimplemechanicalstructure，largeflowrateandhighcontrolprecision，andthennumericallysimulatesthisvalvewithRNGk一turbulencemodelandSIMPLEmethodofunstructuredgridunderdifferentvalvecoredisplacement．optimizethedesignedcurveofthisval

4、vecorebytheoutcomeofpressure&valvecoredisplacementcurveofthecontrolvalve．Thepaperexperimentstheconstantflowcontrolvalvemodel，andgainsaflowrate&pressurecurveoftheproductmode1．whichshowsitisfeasiblethatusingalinearspringtoachieveaconstantflowrateofthevalvewithh

5、ighprecisioncapability．Keywords：waterpowerunbalance；energysaving；constantflowratecontrolvalve；numericalanalysis；experimentalinvestigation简单、通流能力强、控制误差小于-t-5％的机械自力0引言式恒流量控制阀。利用CFD技术对设计的控制阀解决循环水管网系统水力失衡问题，主要依靠结构进行仿真模拟，并依据模拟结果对设计进行优使用简便且造价低廉的恒流量控制阀。它能准确可化，再专门搭建高

6、精度实验台，对实物模型进行实验靠地进行流量的调控和输配，从根本上解决水力失研究。调问题。恒流量控制阀在国外已经有30多年的应1控制阀的结构原理用历史，但国内尚未大量普及，相关研究也很少。机械自力式恒流量控制阀是典型的恒流量控制文中设计的机械自力式恒流量控制阀由阀芯、阀，专门应用于需要恒流量控制的流体管网系统。挡环、支撑杆、弹簧等组成，如图1所示。其中阀芯目前已经公布的机械自力式恒流量控制阀构造趋于曲线的设计依据同心环形缝隙公式H]：一致¨J，它们的共同缺点是流场复杂，通流面积小，流阻大等。g：。Lr]1J该文的研

7、究目标旨在设计一种全新的机械结构。__式中：为水的动力黏度，单位Pa·S。收稿日期：2011—11—3O●_'通过上式设计的阀芯曲线，保证阀芯受到的压作者简介：沈新荣(1968)，男，浙江杭州人，研究员，博士，主要差变化和阀芯位移的变化成线性关系，因此可以使从事智能流体控制阀门的研究开发和教学工作。2012年第1期工业仪表与自动化装置用线性螺旋弹簧来控制阀芯。图，从图中可以看出，阀内部流动速度和压力分布合控制阀工作时，当阀芯受到的压差小于工作压理。流体在阀芯与挡环之间速度达到最大，阀前压差时，阀芯靠近最左边，阀芯

8、与挡环之间通流面积最力显著高于阀后压力，通过阀芯之后，压力逐渐减大；当压差在工作压差内时，阀芯在压差和弹簧力共小，且在开度变小后，阀前压力逐渐上升。同作用下左右移动，自动改变阀芯与挡环之间通流o．04面积，从而保持了流量恒定；当压差大于工作压差o．02时，阀芯将弹簧完全压缩，通流面积最小。O—O．O2一o．04进口一出口．一图1控制阀结构示意图2数值计算2．1计算模型及边