套筒閥的流動特性和流固耦合特性研究

套筒閥作為工業管路控制系統中重要的組成部件,其調節性能的好壞直接影響整個管路系統的控制效果。在實際工作中,套筒閥流動特性和閥芯-閥桿系統的動態特性將對閥的性能產生重要影響。因此,結合流體動力學理論,分析流體介質在套筒閥內的流動規律,對認識套筒閥流場特性和閥芯-閥桿動態特性具有重要的理論意義和工程實用價值。

本文以M221EY-100P16型套筒閥作為研究對象,對其內流場及閥芯-閥桿系統進行以下研究:

(1)建立了套筒閥在流開和流閉狀態下的計算流體動力學模型,對不同開度下的套筒閥流場開展三維數值模擬工作。分析了不同流向對流量特性和流動特性的影響,以及不同開度下閥內壓力、速度和流線分布規律,解釋了流體漩渦形成的原因、位置及其對流場壓力和壓力損失產生的影響。

(2)建立了套筒閥的流場-閥芯-閥桿系統的流固耦合模型,對閥芯-閥桿系統進行動力學特性分析。得到了閥芯在不同開度下所受液動力的變化規律,以及流體流動的耦合作用對閥芯-閥桿系統固有特性的影響,并對其動力響應情況進行探討,分析閥芯-閥桿系統在不同頻率的載荷作用下的響應結果。

(3)基于VBA平臺開發一款軟件,用于完成控制閥選型過程中的選型計算工作,有效地幫助閥門廠商縮短選型周期,提高生產效率。