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1、阀 门 —18—2008年第1期文章编号:100225855(2008)0120018202湍流模型对阀门数值模拟精度的影响1212张征宇,张治权,吴湘莲,朱文彬(1.嘉兴职业技术学院,浙江嘉兴310000;2.浙江省质量技术监督检测研究院,浙江嘉兴310000)摘要 采用三种不同的湍流模型对双阀板结构的自力式气体恒流量阀进行了数值模拟,同时搭建了专门的高精度实验台,对不同湍流模型的预测精度进行了比较。数值与实验结果的比较显示,标准的κ-ε模型的预测精度不高,而RNGκ-ε和κ-ω模型的结果更接近实验值。关键
2、词 湍流模型;数值模拟;实验研究;阀门中图分类号:TH134 文献标识码:ATheeffectofturbulentmodelsontheprecisionofnumericalsimulationofvalves1212ZHANGZheng2yu,ZHANGZhi2quan,WUXianglian,ZHUWen2bing(1.JiaXingVocationalTechnicalCollege,Jiaxing310000,China;2.ZheJiangProvincialBureauofQualityandTechnicalSupe
3、rvision,Jiaxing310000,China)Abstract:Theconstantfluxgasvalvewithbi2bafflestructurewassimulatednumerically,usingthreedifferentkindsofturbulentmodel.Atthesametime,aspecialhigh2accuracyexperimentalbenchwasbuilttocomparetheaccuracyofdifferentturbulentmodels.Thecomparisonshowst
4、hatthestandardmodelhaspoorpredictionaccuracyandtheresultsofandturbulentmodelisclosertotheexperimentones.Keywords:turbulentmodel;numericalsimulation;experimentalstudy;valve1 概述适合于阀门流动相关的模型。阀门在工业生产以及日常生活中有着广泛的应2 数值模拟用。随着科学技术的进步,人们对阀门的要求也越本文研究的对象是如图1所示的具有双阀板结来越高,除了实现预期的功能之外,还
5、进一步要求构的自力式气体恒流量阀。该阀安装在方形管道阀门能节省能源、高效运作、结构尽可能简单以及中,当来流速度发生改变时,阀板前后的压力差值容易维护等。用于控制精度要求不高工况的机械自发生改变,此时一对安装在阀板上的弹簧也随之变力式恒流量阀就是一种低成本,结构简单耐用的节形来抵消压差的变化,在弹簧的带动下自动改变阀能阀。其恒流量的特性完全由几何形状来决定。要www.bzfxw.com板的开度,从而达到流量平衡控制的目的。得到较好的恒流量特性,必须要确定合理的几何布目前,双参数的湍流模型是在实际中应用较广置,这些几何布置一般都要通过无数的实验
6、来测泛的湍流模型,这类湍流模型在计算量和模型精度定。由于实验费用高,周期长,形成一个成熟的产方面融合的较好。本文所采用的湍流模型都为双参品需要很大的投入以及很长的时间。计算机硬件的数模型,分别为标准κ-ε模型、RNGκ-ε模型发展以及计算流体力学的发展,使得用数值模拟的以及κ-ω模型。在数值实验过程中,取空气作为方法来预测阀门的性能以及指导设计和实验成为可流动介质,阀门开度分别为15°、30°、45°和60°能。在实际应用过程中,阀门和管道内流动的流体(阀板82°时闭合),考虑2m/s和4m/s两种来流工都处于湍流状态。而目前应用的各种湍流
7、模型都有况下流动的阻力系数以及阀板的扭矩。同一种模型自己的优势和缺点。为了使数值模拟的结果更接近的阀具有相同的阻力系数,其定义式为实验值,有必要对各种湍流模型进行测试,找出更作者简介:张征宇(1978-),男,浙江嘉兴人,助教,主要从事流体力学和数控研究。©1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net2008年第1期 阀 门 —1
8、9—2ΔPu———介质速度,m/sξ=2ρuρ———空气密度,kg/m3式中 ΔP———压差,MPa 图2为不同湍流模型计算得到的不同开度下阀板的扭矩。从图上可以看出,对于同样
