基于CFD调节阀内部流场数值模拟研究与结构优化

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过程工业生产中广泛的存在着气液两相流现象。作为一种执行机构,调节阀是过程工业控制系统中不可或缺的工作元件。当调节阀中有流体通过节流元件时,阀门内流道便可能发生两相流现象,使得阀体内部的流动与传热参数产生改变,进而对设备的性能造成影响。在比较恶劣的工况下,阀门内流道的两相流会对阀门部件造成冲蚀破坏。本文主要对苏州德兰能源科技有限公司设计生产的型号为SY4500系列的气动Y型疏水阀内部流场进行了数值模拟,研究分析了蒸汽中夹带少量液滴的两相流工况对该类型疏水阀产生的冲蚀破坏。基于CFD软件具体模拟分析了阀门在全开度下所受到的冲蚀破坏情况,验证了阀门受冲蚀破坏的位置。最后,针对该类型疏水阀的冲蚀破坏情况,对阀门的结构进行了优化,分别采用节流套式、阀芯套筒式以及迷宫盘片式优化结构,结果表明,当工况相同时,几种优化结构均有着较为明显节流降压效果,都能够大幅降低阀门内液滴最大速度,有效降低阀门冲蚀损伤。此外,阀前节流与阀芯套筒阀门的冲蚀破坏都主要在发生在节流元件,使得密封面得到了较好的保护。
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