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冷卻系統(tǒng)用三通調(diào)節(jié)閥內(nèi)部湍流動能和耗散率分析

發(fā)布于:2019/8/5 9:37:46 點擊量:219

0 引言
    三通調(diào)節(jié)閥又稱三通控制閥,可實現(xiàn)對工藝管路流體介質(zhì)的調(diào)節(jié)控制,本文所研究的三通調(diào)節(jié)閥是某冷卻系統(tǒng)中的重要組成部分,根據(jù)控制系統(tǒng)發(fā)出的指令改變?nèi)ㄕ{(diào)節(jié)閥的開度,從而實現(xiàn)三通閥出口流量的調(diào)整。

    數(shù)值模擬已成為對閥門內(nèi)部湍流流動研究的一種重要方法,可得到傳統(tǒng)試驗方法尚不能完全獲得的流動特征,如湍流動能、湍流耗散率等。很多學(xué)者對湍流動能和湍流耗散率做過研究。但目前均沒有對三通調(diào)節(jié)閥內(nèi)的分布情況做過探討,也未研究閥芯結(jié)構(gòu)改變對其的影響規(guī)律,不能清楚直觀的反映出三通閥內(nèi)部的湍流流動特性?;诖耍瑢θㄕ{(diào)節(jié)閥內(nèi)部湍流動能和湍流耗散率的分布做深人研究,對其在后續(xù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進、工程實際中的應(yīng)用和湍流的理論研究都具有一定的意義。

    本文運用ANSYS CFX軟件,對三通調(diào)節(jié)閥進行三維仿真模擬計算,重點研究典型工況下,閥芯節(jié)流錐面的存在對三通調(diào)節(jié)閥內(nèi)部湍流動能和湍流耗散率的影響規(guī)律,為同類閥的內(nèi)部流動規(guī)律研究和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提供一定的參考。

1  三通調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)及原理
    本文研究的三通調(diào)節(jié)閥為三通合流閥,如圖1所示,主要由閥體、閥芯、閥座、閥桿、支架等部件構(gòu)成,工作時通過控制機構(gòu)驅(qū)動閥桿上下運動,在行程內(nèi)實現(xiàn)閥芯密封面與閥座密封面上下密封,通過調(diào)節(jié)閥芯的位置,控制進口1和進口2流量的大小,以實現(xiàn)出口處介質(zhì)的溫度及流量等參數(shù)滿足系統(tǒng)設(shè)定的要求。

三通調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)

圖1三通調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)

2  結(jié)論

     (1)湍流動能和湍流耗散率隨開度變化的分布有十分相似的規(guī)律,即湍流動能大的區(qū)域湍流耗散率也大,反之亦然。

      (2)三通調(diào)節(jié)閥大開度范圍內(nèi),隨開度增大,上閥座部位處湍流動能和湍流耗散率急劇增大;小開度范圍內(nèi);隨開度減小,下閥座部位處湍流動能和湍流耗散率急劇增大。

      (3)節(jié)流錐面的存在可大幅度降低上閥座在大開度范圍、下閥座在小開度范圍內(nèi)的湍流動能和湍流耗散率,二者降幅達30%以上。從效率方面考慮,顯著減少了三通調(diào)節(jié)閥內(nèi)部湍流動能的損失和湍流耗散率的擴散,更加有利于流動的穩(wěn)定性和節(jié)能性。 


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