上海挺揚自控閥門制造有限公司

偏心半球閥流場數(shù)值模擬與分析

時間:2013-12-10閱讀:145
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偏心半球閥流場數(shù)值模擬與分析
1 概述
    偏心半球閥以其開啟力小,關(guān)閉時能破除結(jié)垢障礙,流體阻力小等優(yōu)點,得到廣泛的應(yīng)用。在偏心半球閥試驗和使用過程中難以觀察流體在閥體內(nèi)部流場的分布情況,對數(shù)據(jù)進行檢測難以實現(xiàn),因此開展閥門流體流場的數(shù)值模擬分析,對設(shè)計和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化具有重要意義。本文運用Ansys軟件,對某氧化鋁企業(yè)使用的DN500半球閥在不同工況下進行了數(shù)值模擬分析。以流體在半球閥閥瓣不同開度下的流體分析為依據(jù),改變閥瓣結(jié)構(gòu),實現(xiàn)半球閥的優(yōu)化設(shè)計。
    2 流程分析
    2.1 控制方程
    假設(shè)半球閥內(nèi)部流動介質(zhì)為水。為了便于建立數(shù)學(xué)模型,對閥腔內(nèi)流域做出假設(shè)。①假設(shè)流域為穩(wěn)態(tài)不可壓縮非粘性流動過程。②假設(shè)液固界面為滑移邊界,即邊界處速度為0,且k=0,ε=0。
    2.2 數(shù)學(xué)模型
    閥腔內(nèi)的流體流動是一個復(fù)雜的湍流流動過程,其重要特征是不規(guī)則性、耗散性、旋流性和擴散性。描述流體在閥腔內(nèi)流動的數(shù)學(xué)模型為動量方程、連續(xù)性方程、質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律(式1~4)
    
    式中ρ———介質(zhì)密度,kg/m3
    P———壓力,MPa
    u、υ 、w ———速度矢量    
    k———紊流動能,J
    ε———耗散率,m2/s
    υi———紊流粘度,Pa·s
    υt=CμK2/ε
    GK———由于平均速度梯度引起的紊流動能產(chǎn)生項
    
    σk、σε ———與紊流動能和耗散率對應(yīng)的Pr數(shù)
 

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